Температура 373 К = 100 °С, а это температура кипения воды. Следовательно, чтобы пар, взятый при температуре кипения, превратить в лед при температуре
tк = –10 °С, необходимо четыре процесса:
1) сконденсировать пар в воду при температуре
t0 = 100 °C, при этом выделится количество теплоты
Q1 =
m⋅L, где
L = 2,3⋅10
6 Дж/кг — удельная теплота парообразования воды (табличная величина);
2) охладить воду от
t0 = 100 °C до
t1 = 0 °C (температура замерзания воды), при этом выделится
Q2 =
c1⋅
m⋅(
t0 –
t1), где
c1 = 4,19⋅10
3 Дж/(кг⋅К) — удельная теплоемкость воды (табличная величина);
3) заморозить воду в лед при температуре
t1 = 0 °C, при этом выделится
Q3 =
m⋅λ, где λ = 330⋅10
3 Дж/кг — удельная теплота плавления льда (табличная величина);
4) охладить лед от
t1 = 0 °C до
tк = –10 °C, при этом выделится
Q2 =
c2⋅
m⋅(
t1 –
tк), где
c2 = 2,1⋅10
3 Дж/(кг⋅К) — удельная теплоемкость льда (табличная величина).
Всего пар отдаст количество теплоты, равное
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = m⋅(L + c1⋅(t0 – t1) + λ + c2⋅(t1 – tк)),
Q = 9,2⋅10
6 Дж.