10 класс Молекулярная физика. Тепловые явления

ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер p276.3: Молекулярная физика. Тепловые явления

Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.

Павел Лебедев, преподаватель физики Шпаргача обновлено 8 сентября 2026

← p276.2 p276.4 →

Условие

В сосуд с водой (230 г, 0 °C) опущена трубка, через которую пропускают пар при 100 °C. Масса воды сначала увеличивается, потом перестаёт расти. На сколько увеличилась масса воды? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·К), удельная теплота парообразования 2300 кДж/кг.

Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.

Пошаговое решение

План решения

В данной задаче рассматривается процесс теплообмена между водой и паром. Изначально в сосуде находится вода массой m₁=230 г при температуре t₁=0^°C. Через трубку поступает насыщенный водяной пар с температурой t₂=100^°C.

Процесс будет идти до тех пор, пока вся система не достигнет термодинамического равновесия. Поскольку пар имеет более высокую температуру, он будет конденсироваться на поверхности воды, выделяя большое количество теплоты (Q_конд). Эта теплота расходуется на нагревание исходной холодной воды от 0^°C до конечной температуры смеси.

Ключевой момент: масса воды перестанет расти, когда температура всей жидкости в сосуде достигнет 100^°C. При этой температуре дальнейшая конденсация пара невозможна без отвода тепла (так как разности температур нет), а кипение воды требует дополнительного подвода энергии, которой в системе уже нет для самопроизвольного процесса нагрева выше 100^°C при нормальном давлении. Таким образом, конечная температура смеси t_k=100^°C. Нам нужно найти массу сконденсировавшегося пара m/2, которая и есть увеличение массы воды.

Вычисление

Запишем уравнение теплового баланса. Количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании, равно количеству теплоты, отданному паром при конденсации:

Q_нагр =Q_конд

Теплота, необходимая для нагревания исходной массы воды m₁ от 0^°C до 100^°C:

Q_нагр =c·m₁·(t_k-t₁) где c=4200 Дж/(кг·К) — удельная теплоёмкость воды.

Теплота, выделяемая при конденсации массы пара m_x (которая превращается в воду) при температуре 100^°C:

Q_конд =L·m_x где L=2300 кДж/кг =2300·10³ Дж/кг — удельная теплота парообразования.

Приравниваем выражения:

c·m₁·(t_k-t₁)=L·m_x

Выразим искомую массу m_x:

m_x=c·m₁·(t_k-t₁)/L

Подставим числовые значения. Переведём массу воды в килограммы: m₁=230 г =0.23 кг.

m_x=4200·0.23·(100-0)/2300·10³

Сократим нули и упростим вычисления:

m_x=4200·0.23·100/2300000=4200·23/2300000 m_x=96600/2300000 m_x=966/23000=483/11500≈0.042 кг

Переведём результат обратно в граммы:

m_x=0.042 кг =42 г

Проверка

Рассчитаем энергию, которую получила вода: E₁=4200·0.23·100=96600 Дж.

Рассчитаем энергию, которую отдал пар: E₂=2300000·0.042=96600 Дж.

Баланс соблюдён. Логически ответ верен: масса увеличилась за счёт конденсата пара, который остудил систему до равновесия при 100^°C.

Ответ

а) 42 г

Задача решается через уравнение теплового баланса. Конечная температура системы устанавливается равной 100°C, так как именно при этой температуре прекращается интенсивный обмен теплом за счёт разности температур (пар перестаёт конденсироваться, так как вода уже нагрета до температуры пара). Удельная теплота парообразования дана в кДж/кг, её необходимо перевести в Дж/кг для согласованности единиц СИ.

Как решение?

Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.

Подробность

У вас другое условие?

Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.

Решить по фото

Частые вопросы

Это точный номер p276.3 из моего учебника?

Номер совпадает с учебником «Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.

Какой ответ в задании p276.3?

Краткий ответ: а) 42 г.

Как пользоваться этим разбором?

Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.

Какой учебник имеется в виду?

«Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: Молекулярная физика. Тепловые явления.

Можно ли списать ответ без решения?

Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.