Тепловая машина, работающая по обратному циклу Карно, передает тепло от холодильника с водой при температуре 20° С кипятильнику с водой при температуре 100° С. Сколько воды нужно заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар 1 кг воды в кипятильнике? Удельная теплота плавления льда λ=3,4-10^5 Дж/кг, удельная теплота парообразования воды r= 2,3-10^6 Дж/кг. Массу замороженной воды в килограммах округлить до трех значащих цифр и записать в предложенное поле.

Для превращения 1 кг воды в кипятильнике в пар необходимо отнять у воды при температуре 100° C удельную теплоту парообразования:

Q = r = 2,3 * 10^6 Дж/кг

Для замораживания этого же количества воды при температуре 20° C необходимо добавить удельную теплоту плавления льда:

Q = λ = 3,4 * 10^5 Дж/кг

Таким образом, общее количество теплоты, которое нужно отнять у воды при температуре 20° C и добавить к ней для превращения 1 кг воды в кипятильнике в пар, равно:

Q = r + λ = 2,3 * 10^6 + 3,4 * 10^5 = 2,64 * 10^6 Дж/кг

Теплота, отнимаемая от воды при температуре 20° C, равна удельной теплоте плавления льда, поэтому масса замороженной воды равна:

m = λ / Q = 3,4 * 10^5 / 2,64 * 10^6 ≈ 0,1288 кг

Ответ: 0,129 кг.