В теплоизолированный сосуд поместили 500 г льда при температуре - 50∘C, 1 кг воды при температуре 20∘, а также 100 г пара при температуре 100∘ C. Считая теплоемкость сосуда малой, определите установившуюся температуру смеси. Удельная теплоемкость льда 2100 Дж / (кг ∘C), воды 4200 Дж / (кг ∘C). Удельная теплота плавления льда 335 кДж/кг. Удельная теплота парообразования воды 2250 кДж/кг. Ответ дайте в градусах Цельсия, округлив до десятых.

M1=0,5 кг=масса льда; c1=2100

M2=0,1 кг=масса пара; r=2250*10^3

M3=1 кг=масса воды; c3=4200; L=335*10^3

Найдем кол-во теплоты, выделившейся при конденсации пара:

Q2=M2*r=2250*10^3*0,1=2,25*10^5 Дж

Кол-во теплоты, нужное, чтобы превратить лёд в воду:

Q3 = (M1*c1*t1) + (M1*L) = 2,2*10^5 Дж

Q2-Q3=0,05*10^5=5000 Дж

Как видно из этого, почти вся теплота, выделившаяся при конденсации пошла на превращение льда в воду. При этом осталось еще 5000 Дж энергии, которое пошло на нагревание воды.

Q=M3*c3 * (t3-t2), где t2=20°

t3 = (Q+M3*c3*t2) / (M3*c3) = 21,2ºС

Ответ: 21,2ºС