3. В сосуд с водой опущена трубка. По трубке через воду пропускают пар при
температуре 100 °С. Вначале масса воды увеличивается, но в некоторый момент,
масса воды перестаёт увеличиваться, хотя пар по-прежнему пропускают. Перво-
начальная масса воды 230 г, а её первоначальная температура 0°C. На сколько
увеличилась масса воды? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг - К), удель-
ная теплота парообразования воды 2300 кДж/кг.​

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать закон сохранения энергии. Рассмотрим каждый этап процесса подробно:

1. Сначала теплота Q1 передается воде, чтобы ее нагреть с 0°C до 100°C. Воспользуемся формулой:

Q1 = m1 * c * Δt

где Q1 - переданная теплота, m1 - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Δt - изменение температуры.

Так как первоначальная температура воды была 0°C, а конечная 100°C, то Δt = 100°C - 0°C = 100°C. Подставляем данные:

Q1 = 230 г * 4200 Дж/(кг - К) * 100 К = 966 000 Дж.

2. Затем происходит парообразование. Для этого необходимо учесть также удельную теплоту парообразования воды:

Q2 = m2 * L

где Q2 - переданная теплота, m2 - масса пара, L - удельная теплота парообразования воды.

Необходимо найти массу пара. Пусть x - увеличение массы воды. Тогда масса пара будет равна m2 = x + 230. Подставляем данные:

Q2 = (x + 230) г * 2300 кДж/кг = 2300x + 529000.

3. Общая переданная теплота должна быть равна сумме Q1 и Q2:

Q1 + Q2 = 966000 Дж + (2300x + 529000 Дж).

Переданная теплота равна использованной теплоте в процессе нагревания и парообразования:

Q1 + Q2 = m1 * c * Δt + m2 * L.

Подставляем значения:

966000 Дж + (2300x + 529000 Дж) = 230 г * 4200 Дж/(кг - К) * 100 К + (x + 230) г * 2300 кДж/кг.

Упрощаем выражение:

966000 Дж + 2300x + 529000 Дж = 966000 Дж + 23000x + 52900 Дж.

2300x + 529000 Дж = 23000x + 52900 Дж.

Объединяем подобные слагаемые и переносим все неизвестные влево, а известные в право:

23000x - 2300x = 529000 Дж - 52900 Дж.

20700x = 476100 Дж.

x = 476100 Дж / 20700 ≈ 23 г.

Таким образом, масса воды увеличилась на 23 г.