Для решения данной задачи используем закон сохранения энергии.
Сначала найдем количество теплоты, отданное куском стали, чтобы нагреть воду до точки кипения:
Q_сталь = m_сталь * c_сталь * (T_сталь - T_воды)
Где:
m_сталь - масса стали,
c_сталь - удельная теплоемкость стали,
T_сталь - начальная температура стали,
T_воды - начальная температура воды.
Подставляем известные значения:
Q_сталь = 6 кг * c_сталь * (460°C - 20°C)
Затем найдем количество теплоты, необходимое для испарения полученной массы воды:
Q_испарение = m_испаренной_воды * h_испарения_воды
Где:
m_испаренной_воды - масса воды, обратившейся в пар,
h_испарения_воды - удельная энтальпия испарения воды.
Значение удельной энтальпии испарения воды при нормальном планковском давлении равно 40,7 кДж/г.
Установим тепловой баланс:
Q_сталь = Q_испарение
m_сталь * c_сталь * (T_сталь - T_воды) = m_испаренной_воды * h_испарения_воды
m_испаренной_воды = (m_сталь * c_сталь * (T_сталь - T_воды)) / h_испарения_воды
Подставляем известные значения:
m_испаренной_воды = (6 кг * c_сталь * (460°C - 20°C)) / h_испарения_воды
Окончательно рассчитываем:
m_испаренной_воды ≈ 2,921 кг или 2921 г
Ответ: Масса воды, которая обратилась в пар, составляет приблизительно 2921 г.