Задача 3. Железная деталь массой m1 = 500 г, нагретая до температуры t1 = 800 °С, опущена в воду. При этом образовалось некоторое количество пара (его температуру считайте равной tк = 100 °С), а температура воды повысилась на величину Δt = 1 °С. Определите массу образовавшегося пара, если объем первоначальной воды V2 = 5,0 л, ее температура t2 = 19 °С, плотность ρ2 = 1,0 г/см3, удельная теплоемкость c2 = 4,2 кДж/(кг•град), удельная теплота парообразования L2 = 2,3 МДж/кг, удельная теплоемкость железа c1 = 460 Дж/(кг•град).
Решение:
Конечная температура воды и детали
θ = t2 + Δt.
Количество теплоты, отданное деталью
Q1 = cm(t1 − θ).
Часть этой теплоты, пошедшая на нагревание воды
Q2 = c2ρ2V2Δt.
Кроме этого, часть воды массой mx, которая затем испарилась, нагрелась до температуры tк = 100 °С. На это нагревание пошло количество теплоты
Q3 = c2mx(tк − t2 − Δt).
На испарение этой части воды при температуре tк потребовалось количество теплоты Q4 = L2mx.
На основании уравнения теплового баланса
Q2 + Q3 + Q4 = Q1.
Из записанных уравнений найдем
mx = [cm(t1 − t2 − Δt) − c2ρ2V2Δt]/[L2 + c2(tк − t2 − Δt)] = 60 г.
|