Для решения данной задачи мы должны использовать закон сохранения энергии, согласно которому тепловая энергия, переданная или полученная телом, должна быть равна изменению его внутренней энергии.
В нашем случае, вода в калориметре получит тепло от льда до тех пор, пока они не достигнут одной и той же температуры. Мы можем использовать формулу:
Qвода + Qльда = 0,
где Qвода - тепловая энергия, полученная водой, и Qльда - тепловая энергия, потерянная льдом.
Тепловая энергия, полученная водой, можно выразить через массу воды (mвода), теплоемкость воды (cвода) и изменение ее температуры (ΔTвода). Аналогично, тепловая энергия, потерянная льдом, может быть выражена через массу льда (mльда), теплоемкость льда (cльда) и изменение его температуры (ΔTльда).
Масса воды (mвода) равна 1000 граммам, так как объем воды равен 1 литру, а плотность воды равна 1 г/мл.
Теплоемкость воды (cвода) составляет 4.18 Дж/г*°C.
Для решения данной задачи мы должны использовать закон сохранения энергии, согласно которому тепловая энергия, переданная или полученная телом, должна быть равна изменению его внутренней энергии.
В нашем случае, вода в калориметре получит тепло от льда до тех пор, пока они не достигнут одной и той же температуры. Мы можем использовать формулу:
Qвода + Qльда = 0,
где Qвода - тепловая энергия, полученная водой, и Qльда - тепловая энергия, потерянная льдом.
Тепловая энергия, полученная водой, можно выразить через массу воды (mвода), теплоемкость воды (cвода) и изменение ее температуры (ΔTвода). Аналогично, тепловая энергия, потерянная льдом, может быть выражена через массу льда (mльда), теплоемкость льда (cльда) и изменение его температуры (ΔTльда).
Масса воды (mвода) равна 1000 граммам, так как объем воды равен 1 литру, а плотность воды равна 1 г/мл.
Теплоемкость воды (cвода) составляет 4.18 Дж/г*°C.
Теплоемкость льда (cльда) равна 2.09 Дж/г*°C.
Теперь мы можем записать уравнение:
mвода * cвода * ΔTвода + mльда * cльда * ΔTльда = 0.
Значение ΔTльда в данной задаче равно -40°C, так как лед превращается в воду при такой температуре.
Теперь мы можем подставить все известные значения в уравнение и найти неизвестное значение ΔTвода:
1000 г * 4.18 Дж/г*°C * ΔTвода + 20 г * 2.09 Дж/г*°C * (-40°C) = 0.
2000 Дж/°C * ΔTвода - 1664 Дж/°C = 0.
2000 Дж/°C * ΔTвода = 1664 Дж/°C.
ΔTвода = 1664 Дж/°C / 2000 Дж/°C.
ΔTвода = 0.832°C.
Таким образом, температура, установившаяся в калориметре, будет 0°C - 0.832°C = -0.832°C или округлим до -1°C.
Итак, температура в калориметре после погружения льда составит около -1°C.