14. Для нагревания 3 литров воды от 18 °С до 100 °С в воду впускают стоградусный пар. Определите массу пара. (Удельная теплота парообразования воды 2,3 · 10⁶ Дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг·°С, плотность воды 1000 кг/м³).

Решение:

• Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания воды.
• Объем воды V = 3 л = 0.003 м³.
• Масса воды m_воды = ρ_воды * V = 1000 кг/м³ * 0.003 м³ = 3 кг.
• Изменение температуры ΔT = 100°С - 18°С = 82°С.
• Теплота для нагревания воды Q_нагрев = c_воды * m_воды * ΔT = 4200 Дж/(кг·°С) * 3 кг * 82°С = 1024800 Дж.
• Предполагается, что пар конденсируется, отдавая свою теплоту парообразования, которая идет на нагрев воды. Количество теплоты, выделяемое при конденсации пара (Q_конд), равно количеству теплоты, необходимому для нагревания воды (Q_нагрев).
• Q_конд = m_пара * r, где r — удельная теплота парообразования.
• m_пара = Q_конд / r = 1024800 Дж / (2.3 · 10⁶ Дж/кг) ≈ 0.4456 кг.

Ответ: ≈ 0.446 кг