U = 30 В.
Объяснение:
Как следует из закона Ома, сила тока на участке цепи пропорциональна напряжению, приложенному к концам участка, и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:
I = U/R .
Отсюда падение напряжения на участке
U = I*R.
Считаем, что амперметр работает без погрешности, тогда его показания тождественны силе тока в участке цепи:
I = Pa = 5 A.
Определим эквивалентное сопротивление.
Резисторы R1, R2 и R3 соединены параллельно, их эквивалентное сопротивление
Ом.
Теперь резистор R123 и резистор R4 соединены последовательно, эквивалентное сопротивление
R = R1234 = R123+R4 = 1+5 = 6 Ом.
Тогда приложенное напряжение
U = I*R = 5*6 = 30 В.
Найдем количество теплоты, которое отдаст вода при остывании от 10 до 0 °С:
Q1 = c1m1DT1 = 4200 Дж/(кг • К) • 0,5 кг • 10 К = 21 кДж.
Количество теплоты, которое требуется, чтобы нагреть лед от –10 до 0 °С, равно:
Q2 = c2m2DT2 = 2100 Дж/(кг • К) • 0,2 кг • 10 К = 4,2 кДж.
Так как Q2 < Q1, то лед нагреется до 0 °С, а вода будет иметь температуру выше 0 °С. Поэтому лед начнет таять. Количество теплоты Q3, необходимое для того, чтобы весь лед растаял, равно:
Q3 = lm2 = 3,3 • 105 Дж/кг • 0,2 кг = 66 кДж.
Как видно, Q3 > Q1 – Q2, и растает не весь лед, а только его часть. Следовательно, в сосуде будет находиться смесь воды и льда при температуре q = 0 °С.
