Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
Внешне отличается: на фоне сплошного спектра видны чёрные полосы — это линии поглощения. Когда излучение проходит сквозь газ более низкой температуры — атомы этого газа поглощают энергию излучения, причём, точно тех же частот, что и испускать сами. Поэтому линии в спектрах излучения и поглощения одного и того же атомарного газа находятся на тех же местах, то есть, соответствуют одним и тем же частотам. Пример линейчатого спектра поглощения даёт атмосфера Солнца. Мы видим яркую поверхность фотосферы сквозь более холодные слои хромосферы, то есть, излучение раскалённой фотосферы проходит через хромосферу, температура которой примерно на 1000 К меньше. Атомы, например, водорода в хромосфере поглощают свет от фотосферы тех же частот, что испускают атомы водорода из фотосферы. Поэтому спектр Солнца представляет собой «частокол» чёрных линий на фоне сплошного спектра («радуги»), который даёт фотосфера. Кстати, сплошной спектр дают все вещества в раскалённом газообразном (молекулярном) состоянии. Если газ ещё сильней нагреть — чтобы молекулы распались на атомы — он будет испускать линейчатый спектр излучения (на чёрном фоне — яркие цветные линии) . Если свет от этого газа пропустить сквозь более холодный газ — получим линейчатый спектр поглощения.
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ :
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
Теперь из 4 выражаем m₂:
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.