Какова масса впущенного пара, если в теплоизолированном сосуде содержится смесь льда и воды массой 40 г и

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать законы сохранения энергии и массы.

Первым делом давайте выясним, что происходит в системе. У нас есть смесь льда и воды, которая нагревается до определенной температуры, а после в сосуд впускается пар с более высокой температурой. Нашей задачей является определить массу впущенного пара.

Для этого мы можем применить закон сохранения энергии. Известно, что система теплоизолирована, то есть тепло не выходит и не поступает извне. Таким образом, вся теплота, переданная от воды и льда к пару, должна равняться всей теплоте, необходимой для нагрева пара.

Воспользуемся формулой для вычисления теплоты, используя массу вещества, его удельную теплоемкость и изменение температуры:

$$Q=m\cdot c\cdot \mathrm{\Delta }T$$

где
$Q$ - теплота,
$m$ - масса вещества,
$c$ - удельная теплоемкость вещества,
$\mathrm{\Delta }T$ - изменение температуры.

Для льда удельная теплоемкость составляет 2,09 Дж/(г * °С), для воды - 4,18 Дж/(г * °С), а для пара - 2,03 Дж/(г * °С).

После того как вся вода превратится в пар и достигнет установившуюся температуру (+20 градусов), объем в системе останется постоянным. Поэтому изменение температуры пара будет равно:

$\mathrm{\Delta }{T}_{\text{пар}}=\text{температура пара}-\text{начальная температура системы}=20-100=-80$ (градусов).

Таким образом, чтобы нагреть пар от начальной температуры до +20 градусов, нужно передать ему определенную теплоту. Рассчитаем эту теплоту:

$$Q_{\text{пар}}=m_{\text{пар}}\cdot c_{\text{пар}}\cdot \mathrm{\Delta }{T}_{\text{пар}}$$

Теперь обратимся к закону сохранения массы. Сумма массы льда и воды в системе должна быть равна сумме массы пара и остаточной массы воды после ее превращения в пар:

$m_{\text{льда}}+m_{\text{воды}}=m_{\text{пар}}+m_{\text{остаток воды}}$

Известно, что масса льда равна 40 г, масса воды - 600 г и масса остаточной воды после ее превращения в пар равна 0 г (так как всю воду превращаем в пар).

Теперь мы можем рассчитать массу пара. Подставим известные значения в уравнение сохранения массы:

$$40+600=m_{\text{пар}}+0$$

$$m_{\text{пар}}=640\text{г}$$

Таким образом, масса впущенного пара равна 640 г.