Для решения данной задачи, нам понадобятся следующие известные значения:
Масса воды (m_воды) = 1 л = 1000 г
Температура воды (T_нач) = 20°C
Масса железа (m_железа) = 100 г
Температура железа (T_железа) = 500°C
Температура воды после смешения и достижения теплового равновесия (T_кон) = 24°C
Чтобы найти количество теплоты, отданное железом, мы можем использовать формулу:
Q_железо = m_железа * c_железа * (T_кон - T_железа)
Здесь c_железа - удельная теплоемкость железа, которую для простоты возьмем равной 0,45 кДж/кг·°C.
Q_железо = 100 г * 0,45 кДж/кг·°C * (24°C - 500°C) = -10000 кДж
Отрицательное значение Q_железо указывает на то, что железо отдало тепло.
Теперь, чтобы найти количество теплоты, пошедшее на нагревание воды, мы можем использовать формулу:
Q_вода = m_воды * c_воды * (T_кон - T_нач)
Здесь c_воды - удельная теплоемкость воды, которую возьмем равной 4,18 кДж/кг·°C.
Q_вода = 1000 г * 4,18 кДж/кг·°C * (24°C - 20°C) = 16720 кДж
Теперь, чтобы найти количество теплоты, пошедшее на парообразование, можно воспользоваться уравнением теплового баланса:
Q_пар = Q_железо + Q_вода
Q_пар = -10000 кДж + 16720 кДж = 6720 кДж
Согласно уравнению теплового баланса, количество теплоты, необходимое для превращения 1 г воды в пар, равно 2260 кДж/кг.
Таким образом, масса образовавшегося пара:
m_пара = Q_пар / (2260 кДж/кг) = 2,98 г
Ответ: около 2,98 г воды обратилось