Какое количество воды можно превратить в лёд при 273 к испарением эфира массой 100 г? начальная температура воды и эфира 293 к. теплообмен происходит только между эфиром и водой.
Вода находится при температуре 293 К = 20 °С, поэтому, чтобы ее превратить в лед, воду (и эфир будет также охлаждать вместе с водой) вначале надо охладить с Т1 = 293 К до Т2 = 273 К. Следовательно, необходимо рассмотреть следующие процессы: 1) испарение эфира (Q1 > 0, т.к. процесс идет с получением энергии); 2) охлаждение эфира (Q2 < 0, т.к. процесс идет с выделением энергии); 3) охлаждение воды (Q3 < 0, т.к. процесс идет с выделением энергии); 4) замерзание воды (Q4 < 0, т.к. процесс идет с выделением энергии). Тогда Q1+Q2+Q3+Q4=0,m1⋅L+c1⋅m1⋅(T2−T1)+c2⋅m2⋅(T2−T1)−m2⋅λ=0,m2=m1⋅(L+c1⋅(T2−T1))λ−c2⋅(T2−T1), где m1 = 0,1 кг, с2 = 4200 Дж/(кг∙К), λ = 3,3∙105 Дж/кг, Т2 – Т1 = –20 К. В итоге получаем m2 = 73 г.
1) испарение эфира (Q1 > 0, т.к. процесс идет с получением энергии);
2) охлаждение эфира (Q2 < 0, т.к. процесс идет с выделением энергии);
3) охлаждение воды (Q3 < 0, т.к. процесс идет с выделением энергии);
4) замерзание воды (Q4 < 0, т.к. процесс идет с выделением энергии). Тогда
Q1+Q2+Q3+Q4=0,m1⋅L+c1⋅m1⋅(T2−T1)+c2⋅m2⋅(T2−T1)−m2⋅λ=0,m2=m1⋅(L+c1⋅(T2−T1))λ−c2⋅(T2−T1),
где m1 = 0,1 кг, с2 = 4200 Дж/(кг∙К), λ = 3,3∙105 Дж/кг, Т2 – Т1 = –20 К. В итоге получаем
m2 = 73 г.