Какое количество воды можно превратить в лёд при 273 К испарением эфира массой 100 г? Начальная температура воды и эфира 293 К. Теплообмен происходит только между эфиром и водой.

Вода находится при температуре 293 К = 20 °С, поэтому, чтобы ее превратить в лед, воду (и эфир будет также охлаждать вместе с водой) вначале надо охладить с Т1 = 293 К до Т2 = 273 К. Следовательно, необходимо рассмотреть следующие процессы:

1) испарение эфира (Q1 > 0, т. к. процесс идет с получением энергии) ;

2) охлаждение эфира (Q2 < 0, т. к. процесс идет с выделением энергии) ;

3) охлаждение воды (Q3 < 0, т. к. процесс идет с выделением энергии) ;

4) замерзание воды (Q4 < 0, т. к. процесс идет с выделением энергии). Тогда

Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 0, m1 ⋅L + c1 ⋅ m1 ⋅ (T2 - T1) + c2 ⋅ m2 ⋅ (T2 - T1) - m2 ⋅λ=0, m2 = m1 ⋅ (L + c1 ⋅ (T2 - T1)) λ - c2 ⋅ (T2 - T1),

где m1 = 0,1 кг, с2 = 4200 Дж / (кг∙К), λ = 3,3∙105 Дж/кг, Т2 - Т1 = - 20 К. В итоге получаем

m2 = 73 г.