В сосуд, содержащий 3,3 л воды при 24°С, опустили комок мокрого снега массой 640 г при температуре 0°С. Определите массу воды в снежном комке, если установившаяся температура равна 11°С.

Решение.

Рассмотрим тепловые процессы, происходящие с телами, участвующими в теплообмене:

1.     Теплая вода охлаждается от 24 до 11°С.

2.     Вода, содержащаяся в снежном комке, нагревается от 0 до 11°С.

3.     Лед, содержащийся в комке,  плавится.

4.     Образовавшаяся изо льда вода нагревается от 0 до 11°С.

Таким образом, происходит 4 тепловых процесса. Уравнение теплового баланса: Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ = 0

Q₁ = ρ V c (t – t₁)

Q₂ = m_в c (t – t₂)

Q₃ = (m – m_в) λ

Q₄ = (m – m_в) c (t – t₂)

V ρ c (t – t₁) + m_в c (t – t₂) + (m – m_в) λ + (m – m_в) c (t – t₂) = 0

Задача 2.

     В теплоизолированном сосуде содержится смесь воды массой 200 г и льда массой 40 г при температуре 0°С. Затем в сосуд ввели 10 г пара при температуре 100°С. Определите температуру после установления теплового равновесия.

Решение.

В теплообмене участвуют вода, лед и пар. Происходят тепловые процессы:

1.     Плавление льда

2.     Нагревание воды массой 200 г + 40 г от 0°С до t

3.     Конденсация пара

4.     Охлаждение пара от 100°С до t.

Уравнение теплового обмена Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ = 0

m₂ λ + (m₁ + m₂) c (t – t₁) – Lm₃ + m₃ c (t – t₂) = 0

c (m₁ + m₂ + m₃) t = L m₃ – m₂ λ + (m₁ + m₂) c t₁ + m₃ c t₂