Какова масса водяного пара, пропущенного через медный закрытый сосуд массой 1,5 кг, содержащий 10 кг льда

Чтобы решить эту задачу, мы должны рассчитать количество тепла, которое необходимо передать льду и меди, чтобы установить их температуру на требуемом уровне.

Давайте начнем с льда. Для того чтобы перевести лед в воду, нам нужно добавить тепло для плавления. Формула для рассчета тепла, необходимого для плавления, выглядит следующим образом:

\[Q= m\cdot L\]

где Q - количество тепла, m - масса вещества, L - удельная теплота плавления.

Удельная теплота плавления для льда составляет 334 кДж/кг (или 334 000 Дж/кг). Масса льда в нашем случае равна 10 кг. Подставим все это в нашу формулу:

\[Q_{льда}= 10 \cdot 334 000 = 3 340 000 Дж\]

Таким образом, нам понадобится 3 340 000 Дж тепла, чтобы перевести 10 кг льда в воду.

Теперь рассмотрим медный сосуд. Чтобы изменить его температуру, нам нужно использовать формулу:

\[Q= m\cdot c \cdot \Delta T\]

где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Масса меди в нашем случае составляет 1,5 кг, а удельная теплоемкость меди составляет 380 Дж/(кг*к). Изменение температуры будет равно разнице между требуемой температурой и начальной температурой (-10 градусов и 35 градусов соответственно):

\[\Delta T = 35 - (-10) = 45 градусов\]

Теперь мы можем рассчитать количество тепла, которое необходимо передать меди:

\[Q_{меди} = 1,5 \cdot 380 \cdot 45 = 30 825 Дж\]

Итак, нам понадобится 30 825 Дж тепла, чтобы изменить температуру 1,5 кг меди с -10 градусов до 35 градусов.

Наконец, складывая количество тепла, необходимого для плавления льда и изменения температуры меди, мы получаем общее количество тепла, которое нужно передать:

\[Q_{общее} = 3 340 000 + 30 825 = 3 370 825 Дж\]

Теперь у нас есть количество тепла, но нам нужно выразить его в массе водяного пара. Для этого мы можем использовать формулу:

\[Q = m_{пара} \cdot H\]

где Q - количество тепла, m_{пара} - масса пара, H - удельная теплота парообразования.

Удельная теплота парообразования для воды составляет 2,26 МДж/кг (или 2 260 000 Дж/кг). Теперь мы можем рассчитать массу водяного пара:

\[m_{пара} = \frac{Q_{общее}}{H} = \frac{3 370 825}{2 260 000} \approx 1,49 кг\]

Таким образом, масса водяного пара, необходимого для изменения температуры льда и меди в закрытом сосуде массой 1,5 кг с содержанием 10 кг льда при температуре -10 градусов до температуры 35 градусов, составляет около 1,49 кг.