В большом вертикальном цилиндре кипятят воду, и он заполнен насыщенными

Решение по шагам

1. 1

   Как рассуждать

   Когда в насыщенные пары воды при 100 °C внесли холодный стакан со льдом при 0 °C, на его поверхности началась конденсация паров, при которой выделяется теплота конденсации, равная теплоте парообразования воды $Q = Lm$ и расходуемая на нагревание медного стакана и плавление льда в нем (здесь L — удельная теплота парообразования воды, равная 2,3 · 10⁶ Дж/кг, m — масса конденсата).2. Поскольку за счет кипячения воды в цилиндре при постоянной температуре $T_1 = 100^{\circ}С$ пары воды в нем все время остаются насыщенными, то процесс нагревания стакана со льдом будет происходить до тех пор, пока сам стакан и вода в нем, получившаяся при плавлении льда, не нагреются до 100 °C. После этого вода в стакане будет находиться в равновесии с насыщенным паром, и процесс его конденсации на стакане закончится.3. Количество теплоты, необходимое для нагревания меди, равно $Q_1 = cM\Delta T = cM ( T_1 – T_2 ) ,$ где c — удельная теплоемкость меди, равная 380 Дж/(кг · К).4. Количество теплоты, необходимое для плавления льда массой $m_л = \rho V$ в стакане, равно $Q_2 = \lambda m_л = \lambda \rho V,$ где $\lambda = 3,3 \cdot 105Дж/кг$ — удельная теплота плавления льда.5. Количество теплоты, необходимое для нагревания образовавшейся при плавлении льда воды, равно $Q_3 = c_вm_л ( T_1 – T_2 ) = c_в\rho V ( T_1 – T_2 ) ,$ где $c_в$ — удельная теплоемкость воды, равная 4,2 · 10³ Дж/(кг · К).6. Записывая уравнение теплового баланса, имеем: $Q = Q_1 + Q_2 + Q_3$ Используя найденные выражения для всех количеств теплоты, окончательно получаем искомый объем сконденсировавшейся воды плотностью: $\rho_в=1000кг/м^{3} : V_в= \frac{m}{\rho_в} = \frac{cM ( T_1 - T_2 ) + \lambda \rho V + c_в\rho V ( T_1 - T_2 )}{L\rho_в}$