Zadananie domowe nr 9/ zad.6

Trzeba dokonać bilansu cieplnego, a więc po pierwsze zastanawiamy się z jakimi procesami, w których przekazywana jest energia mamy do czynienia. Tu będą to trzy procesy - ochładzanie się kamieni, podgrzewanie się wody oraz wrzenie wody, gdy osiągnie ona temp. 100 st. Celsjusza. Niech ciepło oddane przez kamienie to będzie Q1, ciepło pobrane przez wodę podczas jej podgrzewania to Q2 i ciepło poddane przez wodę podczas jej wrzenia to Q3. Widzimy z treści, że kamienie oddają ciepło wodzie, a więc tyle ile ciepła oddadzą kamienie, tyle musi pobrać woda. A zatem Q1 = Q2 + Q3. Żeby obliczyć ciepła Q1 i Q2 należy posłużyć się wzorem wiążącym ciepło z ciepłem własciwym, czyli w ogólności: $$ Q = m \cdot c_{wł} \cdot \Delta T $$

Ciepło Q3 obliczymy ze wzoru na ciepło parowania wody: $$ Q_3 = m_{odpar.woda} \cdot L $$ gdzie L to ciepło parowania wody. Wrzucając te ciepłą do zapisanego powyżej równania Q1 = Q2 + Q3 jesteśmy w stanie obliczyć masę odparowanej części wody. W razie dalszych pytań pisz śmiało :)

Nie rozumiem dlaczego w kryteriach mamy założyć również że temperatura kamieni przyjmie 100 stopni i delta T wyjdzie 80 stopni, bo co do wody to wiadomo. Może ktoś wytłumaczyć.

Jest tak dlatego, że układ będzie dążył do równowagi termodynamicznej, czyli inaczej mówiąc jedno ciało będzie przekazywało ciepło do drugiego ciała (ciało o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze) dopóty, dopóki oba ciała będą miały różne temperatury. A zatem ostateczna temperatura kamieni musi być taka sama jak końcowa temperatura wody. Oczywiście można byłoby sobie wyobrazić sytuację, że kamienie miałyby początkowo tak wysoką temperaturę, że cała woda byłaby w stanie pobrać od nich tyle ciepła, że w całości by wyparowała zanim kamienie schłodziłyby się do 100 stopni Celsjusza, natomiast byłby to skrajny przypadek, z którym tu rzecz jasna nie mamy do czynienia.