5.2.14. В калориметре находится 1 кг льда при −40 °C. В него впускают 1 кг пара при 120 °C. Определите установившуюся температуру, если теплоёмкость пара 2,2 кДж/(кг·К).

Примем удельную теплоту плавления льда 330 кДж/кг, теплоёмкость льда 2,1 кДж/(кг·К), теплоёмкость воды 4,2 кДж/(кг·К), теплоту парообразования 2300 кДж/кг.

Чтобы нагреть лёд до 0 °C, растопить его и нагреть полученную воду до 100 °C, требуется 1·2,1·40 + 1·330 + 1·4,2·100 = 834 кДж.

Пар при охлаждении от 120 до 100 °C и конденсации выделяет 1·2,2·20 + 1·2300 = 2344 кДж. Этого достаточно, чтобы довести систему до 100 °C; избыток теплоты остаётся в виде пара.

Ответ: 100 °C.