12. Масса стакана, заполненного доверху водой, составляет 320 г. Когда в этот стакан поместили камушек массой 30 г, то масса стакана воды и камушка оказалась равной 348 г. Определите плотность вещества камушка.
Изобарное нагревание означает, что при данном изопроцессе было постоянное давление. Закон, характеризующий его, называется законом Гей-Люссака и выглядит так: V1 / T1 = V2 / T2
Процессы, происходящие со льдом: 1. Плавление, затрачивается энергия Q = m L, где m - масса, L - удельная теплота плавления (для льда, если верить интернету - 335000 Дж /кг) 2. Нагревание получившейся воды до 20 С, затрачивается энергия Q = c m dT, где c - удельная теплоёмкость воды (4200 Дж / (кг С)), m - масса, dT - разность температур. Процессы, происходящие с паром: 3. Конденсация, с выделением энергии Q = m L, где m - масса, L - удельная температура парообразования (2260 000 Дж / кг) 4. Остывание до 20 К, процесс, аналогичный п.2, но только с выделением тепла. Составим уравнение теплового баланса: m * 335000 + 4200 * m * 20 = 0,1 * 2260000 + 4200 * 0,1 * 80 335000 * m + 84000 * m = 226000 + 33600 419 000 * m = 259600 m = 259600 / 419000 = 0,62 кг Конечно, данные в разных справочниках, а с ними и итоговые результаты, могут варьироваться.
Применительно к нашему случаю имеем: V1 / T1 = V2 / 3T1
Чтобы найти V2, нужно для начала знать V1. Ее мы можем выразить из закона Менделеева-Клапейрона:
P1 V1 = m R T1 / M => V1 = m R T1 / P1 M = 3 * 8,31 * 310 / 9*10^4 * 2*10^-3 = 7728,3 / 180 = 42,9 м^3
Теперь можем воспользоваться законом:
V1 / T1 = V2 / 3T1 <=> 3 T1 V1 = V2 T1 => V2 = 3 T1 V1 / T1 = 3 * 310 * 42,9 / 310 = 128,7 м^3
1. Плавление, затрачивается энергия Q = m L, где m - масса, L - удельная теплота плавления (для льда, если верить интернету - 335000 Дж /кг)
2. Нагревание получившейся воды до 20 С, затрачивается энергия Q = c m dT, где c - удельная теплоёмкость воды (4200 Дж / (кг С)), m - масса, dT - разность температур.
Процессы, происходящие с паром:
3. Конденсация, с выделением энергии Q = m L, где m - масса, L - удельная температура парообразования (2260 000 Дж / кг)
4. Остывание до 20 К, процесс, аналогичный п.2, но только с выделением тепла.
Составим уравнение теплового баланса:
m * 335000 + 4200 * m * 20 = 0,1 * 2260000 + 4200 * 0,1 * 80
335000 * m + 84000 * m = 226000 + 33600
419 000 * m = 259600
m = 259600 / 419000 = 0,62 кг
Конечно, данные в разных справочниках, а с ними и итоговые результаты, могут варьироваться.