В сосуд,содержащий 4,6 кг воды при 20(град цельс),бросают кусок стали массой 10 кг,нагретый до 500 (град...

Для решения этой задачи нужно использовать закон сохранения энергии, который гласит, что тепло, отданное сталью, равно теплу, поглощенному водой и теплу, затраченному на превращение части воды в пар.

1. Вычисляем количество теплоты, отданное сталью при её охлаждении:

[ Q{\text{сталь}} = m{\text{сталь}} \cdot c{\text{сталь}} \cdot (T{\text{начальный}} - T_{\text{конечный}}), ]

где:

• ( m_{\text{сталь}} = 10 \, \text{кг} ),
• ( c_{\text{сталь}} = 460 \, \text{Дж/(кг} \cdot \text{°C)} ),
• ( T_{\text{начальный}} = 500 \, \text{°C} ),
• ( T_{\text{конечный}} = 100 \, \text{°C} ).

[ Q{\text{сталь}} = 10 \, \text{кг} \cdot 460 \, \text{Дж/(кг} \cdot \text{°C)} \cdot (500 \, \text{°C} - 100 \, \text{°C}) ] [ Q{\text{сталь}} = 10 \cdot 460 \cdot 400 ] [ Q_{\text{сталь}} = 1840000 \, \text{Дж} ]

1. Вычисляем количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 20°C до 100°C:

[ Q{\text{вода}} = m{\text{вода}} \cdot c{\text{вода}} \cdot (T{\text{конечный}} - T_{\text{начальный}}), ]

где:

• ( m_{\text{вода}} = 4.6 \, \text{кг} ),
• ( c_{\text{вода}} = 4200 \, \text{Дж/(кг} \cdot \text{°C)} ),
• ( T_{\text{начальный}} = 20 \, \text{°C} ),
• ( T_{\text{конечный}} = 100 \, \text{°C} ).

[ Q{\text{вода}} = 4.6 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг} \cdot \text{°C)} \cdot (100 \, \text{°C} - 20 \, \text{°C}) ] [ Q{\text{вода}} = 4.6 \cdot 4200 \cdot 80 ] [ Q_{\text{вода}} = 1545600 \, \text{Дж} ]

1. Пусть масса образовавшегося пара равна ( m_{\text{пар}} ). Количество теплоты, затраченное на превращение воды в пар:

[ Q{\text{пар}} = m{\text{пар}} \cdot L, ]

где:

• ( L = 2.3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} ).

1. По закону сохранения энергии:

[ Q{\text{сталь}} = Q{\text{вода}} + Q_{\text{пар}} ]

[ 1840000 \, \text{Дж} = 1545600 \, \text{Дж} + m_{\text{пар}} \cdot 2.3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} ]

1. Выразим ( m_{\text{пар}} ):

[ 1840000 \, \text{Дж} - 1545600 \, \text{Дж} = m_{\text{пар}} \cdot 2.3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} ]

[ 294400 \, \text{Дж} = m_{\text{пар}} \cdot 2.3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} ]

[ m_{\text{пар}} = \frac{294400 \, \text{Дж}}{2.3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг}} ]

[ m_{\text{пар}} = \frac{294400}{2300000} ]

[ m_{\text{пар}} \approx 0.128 \, \text{кг} ]

Таким образом, масса образовавшегося пара составляет приблизительно 0.128 кг.

Для решения данной задачи нам необходимо учитывать законы сохранения энергии и теплообмена.

Сначала найдем количество теплоты, которое выделится при охлаждении стали до температуры воды: Q1 = mcΔT, где m - масса стали, c - удельная теплоемкость стали, ΔT - изменение температуры Q1 = 10 кг 460 Дж(кгк) * (500 - 100) K = 1840000 Дж

Затем найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения и превращения ее в пар: Q2 = mcΔT + mL, где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры, L - удельная теплота парообразования Q2 = 4,6 кг 4200 Дж(кгк) (100 - 20) K + 4,6 кг 2,3*10^6 Дж\кг = 1790800 Дж

Теперь найдем массу образовавшегося пара, зная, что весь выделенный тепловой эффект ушел на превращение воды в пар: m = Q2 / L = 1790800 Дж / 2,3*10^6 Дж\кг ≈ 0,78 кг

Итак, масса образовавшегося пара составляет около 0,78 кг.