Задача 6. В калориметре находилось m₁ = 200 г воды при температуре t₁ = 20 °C. В него впустили водяной пар массой m₂ = 20 г при температуре t₂ = 100 °C. Чему будет равна температура t₃ после установления теплового равновесия? Удельная теплоёмкость воды равна c = 4200 Дж/(кг · °C), удельная теплота парообразования воды равна L = 2,3 МДж/кг. Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь. Ответ выразить в °C, округлив до целых.

Пар при 100 °C сначала конденсируется, затем образовавшаяся вода охлаждается до конечной температуры. Теплота, полученная исходной водой, равна теплоте, отданной паром и конденсатом.

1. Запишем баланс тепла: m₂L + m₂c(100 − t₃) = m₁c(t₃ − 20).
2. Выразим конечную температуру: t₃ = (m₂L + m₂c · 100 + m₁c · 20) / ((m₁ + m₂)c).
3. Переведём массы в килограммы и подставим значения: t₃ = (0,020 · 2 300 000 + 0,020 · 4200 · 100 + 0,200 · 4200 · 20) / (0,220 · 4200) ≈ 67,6 °C.

Полученное значение ниже 100 °C, поэтому предположение, что весь пар сконденсируется, согласуется с результатом.

Ответ: 68 °C.