För att beräkna antalet gram is som bildas måste vi överväga de inblandade fasförändringarna:ånga till vatten och vatten till is. Den specifika värmekapaciteten och latenta smältvärmen för vatten måste beaktas.

1. Ånga till vatten:

- Ångas utgångstemperatur:Cirka 100°C (vattnets kokpunkt)

- Sluttemperatur på vattnet:100°C (vattens kokpunkt)

- Latent förångningsvärme (ånga till vatten):L_v =2260 kJ/kg

Värmen som frigörs när ånga kondenserar till vatten vid 100°C ges av:

Q_1 =m * L_v

där m är massan av ånga och Q_1 är värmen som frigörs.

2. Vatten till is:

- Vattnets utgångstemperatur:100°C (vattnets kokpunkt)

- Sluttemperatur på is:0°C (vattens fryspunkt)

- Specifik värmekapacitet för vatten:c_w =4,18 kJ/kg °C

- Latent smältvärme (vatten till is):L_f =334 kJ/kg

Värmen som frigörs när vattnet svalnar från 100°C till 0°C och sedan fryser till is ges av:

Q_2 =m * c_w * (100 - 0) + m * L_f

Eftersom värmen som frigörs under fasförändringarna (ånga till vatten och vatten till is) används för att omvandla 100 gram ånga till is, kan vi likställa Q_1 och Q_2:

Q_1 =Q_2

m * L_v =m * c_w * (100 - 0) + m * L_f

Lösa för massan av ånga (m):

m =(100 * c_w * 100 + 100 * L_f) / (L_v)

m =(41 800 kJ + 33 400 kJ) / (2260 kJ/kg)

m ≈ 33,85 kg

Därför kommer 100 gram ånga att producera cirka 33,85 kilo is när den förvandlas till vatten och sedan is.