Для решения этой задачи сначала надо подсчитать сколько тепловой энергии дало сгорание водорода. Её количество можно найти по формуле: Q = q × mводорода = 141000000 × 0,01055 кг ≈ 1488000 Дж (мы массу водорода перевели в килограммы). Зная всю энергию сгорания (затраченную энергию) и КПД данной системы, можно найти полезную энергию, которая была потрачена на разогрев воды и посуды. Из формулы КПД: η = × 100%, выразим: Qполезн = = ≈ 298000 Дж. Эта энергия тратится на нагрев стальной посуды, таяние льда и нагрев полученной из льда воды. Количество тепловой энергии, необходимой для разогрева, может быть подсчитана по формуле: Q = c×m×(tконечная - tначальная). Количество тепловой энергии, необходимой для плавления льда, может быть подсчитана по формуле: Q = λ×m. В данной задачи в тепловых процессах участвуют сразу два объекта: лёд/вода и посуда, в которой она находится: Qполезное = Qпосуды + Qводы + Qльда. Так как масса посуды дана, её материал и теплоёмкость известны, то можно подсчитать, сколько тепловой энергии ушло на её нагрев. При этом, температура посуды меняется вместе с температурой воды, которая в ней находится: от 0 ºС до 100 ºС (по условию задачи вначале был тающий лёд, затем полученную воду довели до кипения). Подсчитаем: Qпосуды = cстали×mпосуды×(tконечная - tначальная) = 480 ×0,245 кг×(100 ºС - 0 ºС) = 11760 Дж. Откуда можно найти энергию, потраченную на плавление льда и нагрев воды: Q12 = Qльда + Qводы = Qполезное - Qпосуды = 298000 Дж - 11760 Дж ≈ 286000 Дж. При этом, используя формулы нагрева и плавления, можно записать: Q12 = λльда×mводы + cводы×mводы×(tконечная - tначальная) = mводы × (λльда + cводы×(tконечная - tначальная)). Откуда можно рассчитать массу воды: mводы =| Q12 | | λльда + cводы×(tконечное - tначальное) | = | 286000 Дж | | 330000 + 4200 × (100 ºС - 0 ºС) | ≈ 0,381 кг = 381 г, что и является ответом. |