Question

В калориметр содержащий 700 г льда при температуре -10 градусов налили 100 г воды при температуре 10 градусов Какая масса льда будет в калориметре в состоянии равновесия? удельная теплоёмкость льда с1 равна 2,1 килоджоулей / кг воды и C2 4,2кдж / кг удельная теплота плавления льда 330 Кдж / кг

Answer 1

Для решения данной задачи мы будем использовать закон сохранения энергии.

Сначала нам нужно определить количество теплоты, которое передалось от воды к льду, чтобы достичь состояния равновесия.

Тепло, переданное от воды к льду, можно вычислить по формуле:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Для воды:
Q1 = m1 * c1 * ΔT1 = 100 г * 4,2 кДж/кг * (0 градусов - 10 градусов) = -420 Дж,

где ΔT1 = 0 градусов - 10 градусов, так как вода остывает.

Для льда:
Q2 = m2 * c2 * ΔT2 = 700 г * 2,1 кДж/кг * (0 градусов - (-10 градусов)) = 1470 Дж,

где ΔT2 = 0 градусов - (-10 градусов), так как лед нагревается.

Знак "-" в выражении для Q1 объясняется тем, что переданные от воды к льду теплоты идут в противоположных направлениях.

Теперь мы можем вычислить количество теплоты, которое ушло на плавление льда.

Qпл = m2 * L,

где Qпл - количество теплоты, необходимое для плавления льда, m2 - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.

Qпл = 700 г * 330 кДж/кг = 231 000 Дж.

Теперь суммируем все полученные количества теплоты:

Qитого = Q1 + Q2 + Qпл = -420 Дж + 1470 Дж + 231 000 Дж = 232 050 Дж.

Количество теплоты, которое передается от воды к льду, равно количеству теплоты, которое ушло на плавление льда.

Также, из условия задачи мы знаем, что масса вещества в калориметре в состоянии равновесия будет равна сумме массы воды и льда: mитого = m1 + m2.

Теперь мы можем найти массу льда в калориметре в состоянии равновесия, зная общую массу воды и льда и массу воды:

m2 = mитого - m1 = (700 г + 100 г) - 100 г = 700 г.

Таким образом, масса льда в калориметре в состоянии равновесия составляет 700 г.