Задача: Тепловые явления и графики, Фазовые переходы, Закон Фурье

При определённых условиях может наблюдаться интересное явление: твёрдое вещество, минуя фазу плавления, испаряется. Данный процесс называется сублимацией . Диоксид углерода или «сухой лёд» - вещество, сублимация которого при атмосферном давлении происходит при температуре \(t_{\mathrm{c}}=-78^{\circ} \mathrm{C}\) . В лаборатории на весах стоит стакан, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда (см. рис. I) с длиной ребра \(a=6\) см, толщиной стенок и дна \(h=1\) мм и высотой \(H=10\) см, заполненный сухим льдом. Стакан закрыт не проводящей тепло крышкой (на рис. I закрашена темнее) с небольшим отверстием, через которое вытекает весь испарившийся диоксид. В установившемся режиме показания весов падают на 0,1 г в секунду, а температура внешней поверхности сосуда \(t_{\text {внеш}}=22{ }^{\circ} \mathrm{C}\) . Материал стенок и дна сосуда одинаковый. 1) Определите удельную теплоту \(L_{\mathrm{c}}\) сублимации «сухого льда», если коэффициент теплопроводности стенок сосуда равен \(\chi=2,1 \cdot 10^{-2} \text{ }\frac{\text{Bт}}{\text{м} \cdot{ }^{\circ} \mathrm{C}}\) . 2) В некоторый момент времени отверстие в крышке стакана закрывают и обматывают стакан со всех сторон теплоизолирующим материалом, теплоёмкостью которого можно пренебречь. Какова масса \(\Delta m\) испарившегося «сухого льда» после теплоизоляции стакана? Удельная теплоёмкость материала стенок равна \(c=2100\) Дж(кг \(\cdot{ }^{\circ} \mathrm{C})\) , а плотность \(\rho=1000\) кг \(/ \text{м}^{3}\) . Теплоёмкостью крышки тоже можно пренебречь. Примечание: Тепловая мощность, передаваемая через плоскую пластину площадью \(S\) и толщиной \(h\) при разности температур \(\Delta t\) между её сторонами (см. рис. II), равна \(N=\chi \frac{S \Delta t}{h}\) .