O-160. в калориметр, содержащий 2 кг воды при температури 20 °с, бросили кусок льда массой 1 кг, в центре которого вморожен стальной шарик массой 50 г. температура льда 0 °с. утонет ли стальной шарик после установления теплового равновесия?
Добрый день! С удовольствием помогу разобраться с этим вопросом.
Для начала нам нужно рассмотреть процесс теплообмена между льдом и стальным шариком внутри него, а также между льдом и окружающей средой (водой в калориметре).
Первым делом нам нужно установить, сколько тепла необходимо передать льду, чтобы он полностью расплавился. Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * L,
где Q - количество тепла, m - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.
Удельная теплота плавления льда составляет около 334 кДж/кг. Так как масса льда равна 1 кг, можем подставить в формулу и получить:
Q = 1 кг * 334 кДж/кг = 334 кДж.
Теперь посмотрим, сколько тепла передается от окружающей воды к льду при установлении теплового равновесия. Мы знаем, что установление теплового равновесия происходит до тех пор, пока температура всех тел не станет одинаковой. В данном случае нам нужно найти температуру, при которой лед полностью растает.
Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество тепла, m - масса вещества (воды), c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.
Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 кДж/(кг * °C). Масса воды равна 2 кг. Температура льда и воды составляет 0 °C и 20 °C соответственно. Так как мы хотим найти ΔT, то она будет равна:
ΔT = T_2 - T_1 = 20 °C - 0 °C = 20 °C.
Подставляя все в формулу, получаем:
Q = 2 кг * 4,18 кДж/(кг * °C) * 20 °C = 167,2 кДж.
Теперь нам осталось сравнить количество тепла, необходимого для полного расплавления льда (334 кДж), и количество тепла, передаваемого от окружающей воды к льду (167,2 кДж). Как видите, количество тепла, передаваемого от окружающей воды к льду, меньше, чем необходимо для расплавления льда.
Это означает, что лед полностью растает, и стальной шарик, находящийся в его центре, попадет в воду. Ответ на вопрос состоит в том, что стальной шарик не утонет после установления теплового равновесия.
Я надеюсь, что мое объяснение было понятным и полезным. Если у вас возникли ещё вопросы, не стесняйтесь задавать их!
Для начала нам нужно рассмотреть процесс теплообмена между льдом и стальным шариком внутри него, а также между льдом и окружающей средой (водой в калориметре).
Первым делом нам нужно установить, сколько тепла необходимо передать льду, чтобы он полностью расплавился. Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * L,
где Q - количество тепла, m - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.
Удельная теплота плавления льда составляет около 334 кДж/кг. Так как масса льда равна 1 кг, можем подставить в формулу и получить:
Q = 1 кг * 334 кДж/кг = 334 кДж.
Теперь посмотрим, сколько тепла передается от окружающей воды к льду при установлении теплового равновесия. Мы знаем, что установление теплового равновесия происходит до тех пор, пока температура всех тел не станет одинаковой. В данном случае нам нужно найти температуру, при которой лед полностью растает.
Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество тепла, m - масса вещества (воды), c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.
Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 кДж/(кг * °C). Масса воды равна 2 кг. Температура льда и воды составляет 0 °C и 20 °C соответственно. Так как мы хотим найти ΔT, то она будет равна:
ΔT = T_2 - T_1 = 20 °C - 0 °C = 20 °C.
Подставляя все в формулу, получаем:
Q = 2 кг * 4,18 кДж/(кг * °C) * 20 °C = 167,2 кДж.
Теперь нам осталось сравнить количество тепла, необходимого для полного расплавления льда (334 кДж), и количество тепла, передаваемого от окружающей воды к льду (167,2 кДж). Как видите, количество тепла, передаваемого от окружающей воды к льду, меньше, чем необходимо для расплавления льда.
Это означает, что лед полностью растает, и стальной шарик, находящийся в его центре, попадет в воду. Ответ на вопрос состоит в том, что стальной шарик не утонет после установления теплового равновесия.
Я надеюсь, что мое объяснение было понятным и полезным. Если у вас возникли ещё вопросы, не стесняйтесь задавать их!