В сосуд с кипящей водой наливают 100 г расплавленного свинца, находящегося при температуре плавления (327 °С). Какое количество воды испарится, если считать, что вся энергия, переданная свинцом, пошла на испарение воды? Считать известными λсв = 2,5∙104 Дж/кг, cсв = 140 Дж/град∙кг, lв = 2,3∙106 Дж/кг.
Решение
Шаг 1:
Процесс можно разделить на два этапа: кристаллизация свинца (выделяется теплота Q1), охлаждение свинца до температуры кипения воды (выделяется теплота Q2). Теплота Q3 будет потрачена на испарение воды. Введем обозначения: tпл — температура плавления свинца, tкип — температура кипения воды.
Q1 = λсвmсв,
Q2 = cсвmсв(tпл — tкип),
Q3 = —lвmв,
где mв — масса испарившейся воды, mсв — масса свинца. Знак «—» означает, что теплота потребляется.
Шаг 2:
Так как система замкнута, то уравнение теплового баланса имеет вид:
