Для розв'язання цієї задачі ми можемо скористатися формулою Клапейрона-Клаузіуса для водяної пари:

pV = nRT,

де p - тиск, V - об'єм, n - кількість речовини, R - універсальна газова стала, T - температура.

Використовуючи цю формулу для початкових умов (вода при температурі 20⁰С та насичена водяна пара при температурі 100⁰С), ми можемо знайти кількість речовини пари, яка утворилась:

n = pV / RT

Далі, використовуючи закон збереження енергії, ми можемо знайти кількість тепла, яке виділяється при охолодженні системи з температури 100⁰С до 80⁰С:

Q = nCΔT

де С - теплоємність, ΔT - зміна температури.

Знайдемо спочатку кількість речовини пари:

n = (1 атм) * (10 л) / (0.082 латм/(мольК) * (373 К)) n ≈ 0.476 моль

Тепер можемо знайти кількість тепла, яке виділяється при охолодженні системи:

Q = (0.476 моль) * (36.7 Дж/(моль*К)) * (100⁰С - 80⁰С) Q ≈ 8.6 кДж

Нарешті, використовуючи формулу залежності між теплом, масою та ентальпією пароутворення, ми можемо знайти масу утвореної пари:

Q = m * ΔH

де ΔH - ентальпія пароутворення води при 100⁰С (40.7 кДж/моль).

m = Q / ΔH m ≈ 0.211 г