Теплоизолированный сосуд содержит смесь льда и воды, находящуюся при температуре 0 °C. Масса льда 40 г, а масса воды 600 г. В сосуд впускают водяной пар при температуре +100 °C. Найдите массу впущенного пара, если известно, что окончательная температура, установившаяся в сосуде, равна +20 ° С.
1) ≈0,4 г
2) ≈25,4 г
3) ≈41 г
4) ≈100 г
Окончательная температура положительна, значит, весь лед расплавился, и вся получившаяся вода нагрелась.
При этом пар конденсировался и полученная вода остыла. С учетом этого запишем уравнение теплового баланса:
и выразим отсюда массу пара:
Здесь Qпол и Qотд — полученная и отданная теплота соответственно, m1, m2, m3 — массы льда, воды, пара соответственно, λ — удельная теплота плавления льда, c — удельная теплоемкость воды, τ — удельная теплота парообразования, t2 — конечная температура, t1 — исходная температура смеси лед-вода, t3 — температура пара.
Переведя граммы в килограммы и подставляя данные задачи и табличные данные, получаем:
Правильный ответ указан под номером 2.