Вопрос школьника
В сосуд, содержащий 1,5 кг воды при 15 °С, впускают 200 г водяного пара при 100 °С. Какая общая температура установится в сосуде после конденсации пара?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. При смешении воды и водяного пара происходит теплообмен, в результате которого энергия переходит от более горячего тела (пара) к менее горячему (воде). Таким образом, можно записать уравнение:
масса воды * удельная теплоемкость воды * (конечная температура — начальная температура) = масса пара * удельная теплота парообразования + масса пара * удельная теплоемкость пара * (конечная температура — начальная температура)
где начальная температура — 15 °С, а начальная температура пара — 100 °С.
Решая уравнение относительно конечной температуры, получаем:
конечная температура = (масса воды * удельная теплоемкость воды * начальная температура + масса пара * удельная теплота парообразования) / (масса воды * удельная теплоемкость воды + масса пара * удельная теплоемкость пара)
Подставляя известные значения, получаем:
конечная температура = (1,5 кг * 4,18 Дж/(г*°C) * 15 °С + 0,2 кг * 2257 Дж/кг) / (1,5 кг * 4,18 Дж/(г*°C) + 0,2 кг * 1,84 Дж/(г*°C))
конечная температура = 23,6 °С
Таким образом, после конденсации пара общая температура в сосуде составит 23,6 °С.
