4. В калориметр со льдом массой 100 г и температурой 0 °C впущен пар при температуре 100 °C. Сколько воды окажется в калориметре непосредственно после того, как весь лёд растает? λ льда = 330 кДж/кг, L = 2260 кДж/кг, c воды = 4200 Дж/(кг·°C).

Чтобы определить количество воды непосредственно после таяния всего льда, считаем, что пар конденсируется и его конденсат охлаждается от 100 °C до 0 °C — до температуры только что растаявшего льда. Теплоёмкостью калориметра пренебрегаем.

Теплота, необходимая для таяния льда: \(Q_{л}=m_{л}\lambda=0.1\cdot330000=33000\) Дж.

Один килограмм пара при конденсации и последующем охлаждении конденсата до 0 °C отдаёт \(L+c\cdot100=2260000+4200\cdot100=2680000\) Дж.

Из равенства тепла, отданного паром, и тепла, необходимого для таяния льда: \(m_{п}=33000/2680000\approx0.01231\) кг. После конденсации пара масса воды составит \(m_{л}+m_{п}=0.1+0.01231\approx0.1123\) кг.

Ответ: примерно 112 г воды.