СР-69. Теплообмен с агрегатными переходами ВАРИАНТ № 1 1. Кусок свинца массой 6,8 кг и температуре 100 °С поместили в углубление в куске льда, находящегося при температуре плавления. Найдите массу растаявшего льда к тому моменту, когда свинец остыл до 0 °С. Удельная теплоемкость свинца 125 Дж/(кг. К), удельная теплота плавления льда 3,4-105 Дж/кг. 2. В сосуд, содержащий 4,6 кг воды при 20 °С, бросают кусок стали массой 10 кг, нагретый до 500 °С. Вода нагревается до 100 °С, и часть ее обращается в пар. Найдите массу образовавшегося пара. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг. К), удельная теплота парообразования 2,3-10° Дж/кг, удельная теплоемкость стали 460 Дж/(кг. К). 3. Из сосуда с небольшим количеством воды при 0 °С откачивают воздух, при этом испаряется 6,6 г воды, а оставшаяся часть замерзает. Найдите массу образовавшегося льда. Удельная теплота парообразования воды при 0 °С — 2,5-10° Дж/кг, удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг. -

Давай разберем эти задачи по физике шаг за шагом! 1. Задача о свинце и льде Сначала определим, какое количество теплоты отдает свинец при остывании от 100 °C до 0 °C. Затем рассчитаем, сколько льда растает при получении этого количества теплоты. *Дано:* * Масса свинца (\(m_{св}\)): 6.8 кг * Начальная температура свинца (\(T_{нач}\)): 100 °C * Конечная температура свинца (\(T_{кон}\)): 0 °C * Удельная теплоемкость свинца (\(c_{св}\)): 125 Дж/(кг·К) * Удельная теплота плавления льда (\(λ_{льда}\)): 3.4 × 10⁵ Дж/кг *Решение:* 1. Количество теплоты, отданное свинцом, рассчитывается по формуле: \[Q = m_{св} \cdot c_{св} \cdot (T_{нач} - T_{кон})\] Подставим значения: \[Q = 6.8 \cdot 125 \cdot (100 - 0) = 6.8 \cdot 125 \cdot 100 = 85000 \text{ Дж}\] 2. Масса растаявшего льда (\(m_{льда}\)) может быть найдена из формулы: \[Q = m_{льда} \cdot λ_{льда}\] Выразим массу льда: \[m_{льда} = \frac{Q}{λ_{льда}} = \frac{85000}{3.4 \times 10^5} = 0.25 \text{ кг}\] \textbf{Ответ:} 0.25 кг 2. Задача о стали и воде Сначала определим, сколько теплоты отдает сталь при остывании. Затем рассчитаем, сколько теплоты нужно для нагревания воды до 100 °C и сколько останется на парообразование. *Дано:* * Масса воды (\(m_{воды}\)): 4.6 кг * Начальная температура воды (\(T_{нач, воды}\)): 20 °C * Конечная температура воды (\(T_{кип}\)): 100 °C * Масса стали (\(m_{стали}\)): 10 кг * Начальная температура стали (\(T_{нач, стали}\)): 500 °C * Конечная температура стали (\(T_{кон, стали}\)): 100 °C (так как вода кипит) * Удельная теплоемкость воды (\(c_{воды}\)): 4200 Дж/(кг·К) * Удельная теплота парообразования воды (\(L\)): 2.3 × 10⁶ Дж/кг * Удельная теплоемкость стали (\(c_{стали}\)): 460 Дж/(кг·К) *Решение:* 1. Теплота, отданная сталью: \[Q_{стали} = m_{стали} \cdot c_{стали} \cdot (T_{нач, стали} - T_{кон, стали})\] \[Q_{стали} = 10 \cdot 460 \cdot (500 - 100) = 10 \cdot 460 \cdot 400 = 1840000 \text{ Дж}\] 2. Теплота, необходимая для нагрева воды до кипения: \[Q_{нагрева} = m_{воды} \cdot c_{воды} \cdot (T_{кип} - T_{нач, воды})\] \[Q_{нагрева} = 4.6 \cdot 4200 \cdot (100 - 20) = 4.6 \cdot 4200 \cdot 80 = 1545600 \text{ Дж}\] 3. Оставшаяся теплота на парообразование: \[Q_{пар} = Q_{стали} - Q_{нагрева} = 1840000 - 1545600 = 294400 \text{ Дж}\] 4. Масса образовавшегося пара: \[m_{пара} = \frac{Q_{пар}}{L} = \frac{294400}{2.3 \times 10^6} ≈ 0.128 \text{ кг}\] \textbf{Ответ:} ≈ 0.128 кг 3. Задача об испарении и замерзании воды Сначала определим, сколько теплоты ушло на испарение воды. Затем рассчитаем, сколько воды замерзнет при отводе этого количества теплоты. *Дано:* * Масса испарившейся воды (\(m_{исп}\)): 6.6 г = 0.0066 кг * Удельная теплота парообразования воды при 0 °C (\(L\)): 2.5 × 10⁶ Дж/кг * Удельная теплота плавления льда (\(λ\)): 330 кДж/кг = 330 × 10³ Дж/кг *Решение:* 1. Теплота, затраченная на испарение воды: \[Q_{исп} = m_{исп} \cdot L\] \[Q_{исп} = 0.0066 \cdot 2.5 \times 10^6 = 16500 \text{ Дж}\] 2. Масса образовавшегося льда: \[m_{льда} = \frac{Q_{исп}}{λ} = \frac{16500}{330 \times 10^3} = 0.05 \text{ кг}\] \textbf{Ответ:} 0.05 кг

Ответ: 1) 0.25 кг, 2) ≈ 0.128 кг, 3) 0.05 кг

Не переживай, физика может быть интересной и понятной, если разбираться в ней шаг за шагом! У тебя все получится!