Сколько водяного пара при температуре 100 градусов нужно впустить в калориметр содержащий 100 гр льда при температуре (-10) чтобы конечная температура образовавшейся воды стала равной 15 градусов.
Чтобы нагреть лед от начальной температуры до температуры плавления надо теплоты:
(1)где Сr - удельная теплоемкость льда, m - масса льда, Т - конечная (ноль градусов) и начальная (минус 10 градусов) температуры льда. Количество теплоты для плавления льда:
(2)где 
- удельная теплота плавления, m - масса льда.
Чтобы нагреть образовавшуюся от таяния воду от начальной до конечной температуры надо теплоты:
(3)
Чтобы нагреть лед от начальной температуры до температуры плавления надо теплоты:
(1) (2) - удельная теплота плавления, m - масса льда.Чтобы нагреть образовавшуюся от таяния воду от начальной до конечной температуры надо теплоты:
(3)где Сt - удельная теплоемкость воды.
Суммарное количество теплоты, указанной в (1), (2) и (3) должно быть равно количеству теплоты, которой обладает пар.
А вот здесь есть тонкость! Пар, в нашем случае, будет отдавать тепловую энергию дважды: во-первых - энергию содержащуюся за счет теплоемкости водяного пара, во-вторых - отдавать энергию, выделяющуюся при конденсации. Итого, следует запомнить важный момент: при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое энергия поглощается или выделяется в зависимости от направления перехода. Так, если взять лед и превращать его в в воду, а потом в пар, то достигнув температуры плавления лед нагреваться перестанет и температура будет оставаться стабильной до полного равсплавления всего льда. На этом этапе вся тепловая энергия, которую мы пытаемся передать льду идет не на нагрев льда, а на плавление. После окончания плавления температура воды станет расти и достигнув 100 градусов ее рост прекратится. Вся тепловая энергия, передаваемая воде, будет расходоваться на испарение (парообразование). Процессы эти обратимы. При конденсации пара в воду - теплота выделится в окружающее пространство, так же как и при замерзании воды.
А вот здесь есть тонкость! Пар, в нашем случае, будет отдавать тепловую энергию дважды: во-первых - энергию содержащуюся за счет теплоемкости водяного пара, во-вторых - отдавать энергию, выделяющуюся при конденсации. Итого, следует запомнить важный момент: при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое энергия поглощается или выделяется в зависимости от направления перехода. Так, если взять лед и превращать его в в воду, а потом в пар, то достигнув температуры плавления лед нагреваться перестанет и температура будет оставаться стабильной до полного равсплавления всего льда. На этом этапе вся тепловая энергия, которую мы пытаемся передать льду идет не на нагрев льда, а на плавление. После окончания плавления температура воды станет расти и достигнув 100 градусов ее рост прекратится. Вся тепловая энергия, передаваемая воде, будет расходоваться на испарение (парообразование). Процессы эти обратимы. При конденсации пара в воду - теплота выделится в окружающее пространство, так же как и при замерзании воды.
Количество теплоты, которой обладает пар:
(4)
где Со - удельная теплоемкость пара, Мо - масса пара.
Количество теплоты, которое выделится при конденсации пара:
(5)
(6)
(4)где Со - удельная теплоемкость пара, Мо - масса пара.
Количество теплоты, которое выделится при конденсации пара:
(5)Где Сu - удельная теплота парообразования (конденсации) пара.
Суммарное количество теплоты, которую отдаст пар, должно равняться суммарному количеству теплоты, необходимой на нагрев льда, его плавление и нагрев полученной воды. (6)Из (6) находим массу пара:
Справочные данные:
Сr = 2220 Дж/K*кг; Сn = 3350 Дж/кг; Сt= 4183 Дж/К*кг Со = 2000 Дж/К*кг
Cu = 2260 Дж/кг