Рассчитайте, каким будет изменение массы (в кг и в %) при нагревании 1 л воды от температуры плавления до температуры кипения (удельная теплоемкость воды 4,2 кДж/кг*К)

Дано: 1 л воды

t₁ = 0°C

t₂ = 100°C

c = 4,2 кДж/кг*К

Найти: Δm

Решение.

m = ρ * V, где ρ - плотность воды, V - ее объем.

Поскольку по условию дана вода между фазовыми переходами, то данные льда и пара в расчет приниматься не будут.

1 л = 1 дм³

При нагревании вещества обычно расширяются (температурную аномалию воды в интервале 0-4°С в данном задании нет необходимости учитывать), та же масса занимает больший объем, а масса определенного объема уменьшается, т. е. плотность с ростом температуры уменьшается.

Берем табличные данные плотности воды при заданных температурах (давление предполагается атмосферное):

ρ (0°С) = 0,99984 г/см³ = 0,99984 кг/дм³

m (0°C) = 0,99984 * 1 = 0,99984 (кг)

ρ (100°С) = 0,95836 г/см³ = 0,95836 кг/дм³

m (100°C) = 0,95836 * 1 = 0,95836 (кг)

Δm = m₂ - m₁ = 0,95836 - 0,99984 = - 0,04148 кг

т. е. масса 1 литра нагретой до кипения воды будет меньше массы литра воды, взятой при нуле градусов на 0,04148 кг или на 41, 48 г

или в % по отношению к массе ледяной воды:

(0,04148/0,99984) * 100% ≈ 4,15%

Удельная теплоемкость здесь роли не играет, т. к. о количестве тепла на нагревание речь не идет.

Ответ: 0,04148 кг; 4,15%