Задача. В калориметре находится лёд массой m₁ и температуре t₁. В  калориметр впустили водяной пар массой m₂ и при  температуре t₂= 100°С. Какая будет температура смеси, сколько растает льда или сколько пара превратится в воду или лёд? Теплоёмкостью калориметра пренебречь.

                                            В этой задаче рассматривается процесс теплообмена между паром и льдом. Теплообмен с калориметром не учитывается. Необходимо рассмотреть все случаи теплообмена. В зависимости от начальной температуры льда, начальных масс пара и льда процесс теплообмен может идти по разному. Рассмотрим все возможные случаи и представим их графически.

Рисунок 1. Лёд нагрелся от температуры t₁ до температуры плавления t₃ за счёт тепла, которое отдаёт пар при конденсации, понижении температуры полученной воды от t₂ до t₃ и превращении некоторого количества воды (может и всей воды) в лёд.

 Рисунок 2. Лёд нагрелся от температуры t₁ до температуры  смеси t за счёт тепла, которое отдаёт пар при конденсации, понижении температуры полученной воды от t₂ до t₃ и превращении всей воды в лёд и охлаждении этого льда до температуры смеси t.

 Рисунок 3. Лёд нагрелся от температуры t₁ до температуры  плавления t₃ за счёт тепла, которое отдаёт пар при конденсации и понижении температуры полученной воды от t₂ до t₃. Установилось тепловое равновесие между льдом и полученной водой.

Рисунок 4. Лёд нагрелся от температуры t₁ до температуры плавления t₃, часть расплавилась (может и весь) за счёт тепла, которое отдаёт пар при конденсации, понижении температуры полученной воды от t₂ до t₃.

Рисунок 5. Лёд нагрелся от температуры t₁ до температуры плавления t₃, весь лёд расплавился и полученная  при плавлении вода нагрелась до температуры смеси t. Это произошло за счёт тепла, которое отдаёт пар при конденсации и понижении температуры полученной воды при конденсации от t₂ до температуры смеси t.

Рисунок 6. Лёд нагрелся от температуры t₁ до температуры плавления t₃, весь лёд расплавился и полученная при плавлении вода нагрелась до температуры кипения  t₃. Это произошло за счёт тепла, которое отдала часть пара (может и весь пар) при конденсации.

Рассматривая все возможные случаи теплообмена между льдом и паром, составляется алгоритм решения задачи. Рассмотрим все этапы решения задачи.

ВОЗВРАЩЕНИЕ                                       МЕНЮ