Задача на количество теплоты.
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии.
Сначала найдем количество теплоты, выделенное при конденсации водяного пара. Для этого воспользуемся формулой:
Q1 = m * L, где Q1 - количество теплоты, m - масса водяного пара, L - удельная теплота парообразования воды.
Q1 = 50 г * 2,300,000 Дж/кг = 115,000,000 Дж.
Затем найдем количество теплоты, выделенное при образовании льда. Для этого воспользуемся формулой:
Q2 = m * Lm, где Q2 - количество теплоты, m - масса воды, Lm - удельная теплота плавления льда.
Масса воды можно найти, вычтя массу водяного пара из общей массы:
m_воды = m_пара - m_льда, где m_воды - масса воды, m_пара - масса водяного пара, m_льда - масса льда.
m_воды = 50 г - m_льда.
Теперь найдем количество теплоты, выделенное при охлаждении воды до температуры льда. Для этого воспользуемся формулой:
Q3 = m_воды c ΔT, где Q3 - количество теплоты, m_воды - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
Q3 = (50 г - m_льда) 4200 Дж/кг градус цельсия * (100 градусов цельсия - (-15 градусов цельсия)).
Теперь можем записать уравнение сохранения энергии:
Q1 + Q2 + Q3 = 0.
Подставляем найденные значения:
115,000,000 Дж + m_льда 330,000 Дж/кг + (50 г - m_льда) 4200 Дж/кг градус цельсия (100 градусов цельсия - (-15 градусов цельсия)) = 0.
Решаем это уравнение относительно m_льда.