Яким чином слід зменшити кількість тепла, відібравши його від 50 г водяної пари, яка була взята при 100 градусів

Чтобы понять, как зменшить количество тепла и получить 50 г льда при 0 градусах из 50 г водяного пара при 100 градусах, нам нужно использовать уравнение теплообмена.

Уравнение теплообмена можно записать следующим образом:

\(Q = m \cdot C \cdot \Delta T\)

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

Тепло, необходимое для превращения каждого грамма водяной пара при 100 градусах в лед при 0 градусах, можно рассчитать, используя удельную теплоемкость пара и льда.

Для начала найдем количество тепла, необходимого для превращения воды при 100 градусах в пар при 100 градусах. Удельная теплоемкость воды \(C_{\text{воды}} = 4,186 \, \text{Дж/(г} \cdot \text{°C)}\).

\(\Delta Q_{\text{воды}} = m_{\text{воды}} \cdot C_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}}\)

Здесь \(m_{\text{воды}} = 50 \, \text{г}\) - масса воды, \(\Delta T_{\text{воды}} = 100 - 0 = 100 \, \text{°C}\) - изменение температуры воды.

Таким образом, количество тепла, необходимого для превращения 50 г воды при 100 градусах в пар при 100 градусах, равно:

\(\Delta Q_{\text{воды}} = 50 \, \text{г} \cdot 4,186 \, \text{Дж/(г} \cdot \text{°C)} \cdot 100 \, \text{°C} = 20930 \, \text{Дж}\)

Теперь найдем количество тепла, необходимого для превращения водяного пара при 100 градусах в лед при 0 градусах. Удельная теплоемкость пара \(C_{\text{пара}} = 2,03 \, \text{Дж/(г} \cdot \text{°C)}\) и удельная теплоемкость льда \(C_{\text{льда}} = 2,09 \, \text{Дж/(г} \cdot \text{°C)}\).

\(\Delta Q_{\text{пара}} = m_{\text{пара}} \cdot C_{\text{пара}} \cdot \Delta T_{\text{пара}}\)

Здесь \(m_{\text{пара}} = 50 \, \text{г}\) - масса пара, \(\Delta T_{\text{пара}} = 0 - 100 = -100 \, \text{°C}\) - изменение температуры пара.

Таким образом, количество тепла, необходимого для превращения 50 г водяного пара при 100 градусах в лед при 0 градусах, равно:

\(\Delta Q_{\text{пара}} = 50 \, \text{г} \cdot 2,03 \, \text{Дж/(г} \cdot \text{°C)} \cdot (-100) \, \text{°C} = -10150 \, \text{Дж}\)

Теперь найдем общее количество тепла, которое нам необходимо отнять от водяного пара, чтобы получить 50 г льда при 0 градусах:

\(Q_{\text{общ}} = \Delta Q_{\text{воды}} + \Delta Q_{\text{пара}} = 20930 \, \text{Дж} - 10150 \, \text{Дж} = 10780 \, \text{Дж}\)

Таким образом, чтобы получить 50 г льда при 0 градусах из 50 г водяного пара при 100 градусах, необходимо отнять 10780 Дж тепла.