Для решения данной задачи нам необходимо учесть несколько факторов. Во-первых, вся теплота, которую мы передадим сосуду с водой и льдом, будет использована на нагревание, плавление льда и испарение воды. Во-вторых, нам необходимо найти массу пара, которую впустим в сосуд.Давайте начнем с подсчета теплоты, которую необходимо передать сосуду, чтобы нагреть воду с льдом до температуры 6°C.Для того чтобы нагреть воду с льдом до 0°C, нам необходимо передать теплоту равную⁚
Q1 m_лед * L,
где m_лед — масса льда, L ⎯ удельная теплота плавления льда.Теперь, чтобы нагреть получившуюся воду до 6°C, мы должны передать теплоту равную⁚
Q2 m_воды * c_воды * ΔT,
где m_воды ⎯ масса воды, c_воды ⎯ удельная теплоемкость воды, ΔT — разница в температуре.Общая теплота, которую нам необходимо передать, будет равна⁚
Q Q1 Q2.После того, как мы передали всю теплоту, лед полностью растает, вода нагревается до 6°C и часть переходит в пар.Мы можем найти массу пара, используя теплоту парообразования⁚
Qпара m_пара * Lпаро,
где Lпаро — удельная теплота парообразования.Теперь нам осталось только подставить известные значения⁚
Q Q1 Q2,
Q1 m_лед * L,
Q2 m_воды * c_воды * ΔT,
Qпара m_пара * Lпаро.После этого мы сможем найти m_пара.Решение⁚
Для начала, рассчитаем теплоту, необходимую для плавления льда. Учитывая, что масса льда составляет 1,4 кг, а удельная теплота плавления льда равна 330000 Дж/кг:
Q1 m_лед * L 1.4 кг * 330000 Дж/кг 462000 Дж.Теперь рассчитаем теплоту, необходимую для нагревания получившейся воды. При температуре 0°C у нас остается 3 л воды, что составляет 3 кг. Учитывая, что удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг*°C) и разница в температуре составляет 6°C⁚
Q2 m_воды * c_воды * ΔT 3 кг * 4200 Дж/(кг*°C) * 6 °C 75600 Дж.Общая теплота, которую нужно передать сосуду, будет равна⁚
Q Q1 Q2 462000 Дж 75600 Дж 537600 Дж.Теперь мы можем рассчитать массу пара, используя теплоту парообразования. Учитывая, что удельная теплота парообразования равна 2260000 Дж/кг:
Qпара m_пара * Lпаро.Теперь найдем m_пара⁚
m_пара Qпара / Lпаро 537600 Дж / 2260000 Дж/кг ≈ 0.238 кг.
Таким образом, масса пара, которую нужно впустить в сосуд, составит около 0,238 кг.
Ответ⁚ 0,238 кг (округлено до целого числа).