Деветиклассница алёна взяла перед уроком из школьной лаборатории калориметр , налила туда 100г холодной воды и положила взятый из морозилки кусок льда массой 30грамм и температурой -20 °c . вернувшись после урока ,алёна обнаружила что кусок льда уменьшился втрое .какова была начальная температура воды , если удельная теплоемкость воды равна 4200дж/(кг•°с) , удельная теплоемкость льда - 2100дж/(кг•°с) , а удельная тепло а плавления льда составляет 340 кдж/ кг? теплоемкостью калориметра и потерями тепла в окружающую среду можно пренебречь. нужно полное объяснение
Пусть в — первоначальная масса воды в калориметре, л — масса куска льда, а — начальная температура воды. По истечении урока в калориметре установилось (практически) тепловое равновесие. Так как лёд расплавился лишь частично, установившаяся температура в сосуде равна 0 ∘C. За время эксперимента кусок льда уменьшился втрое, то есть масса растаявшего льда равна 2л /3 = 20 г. Запишем уравнение теплового баланса:
вв ( − 0 ∘C) = слл ⋅ 20 ∘C + ⋅ 2л 3 .
Выразив отсюда , получаем
= слл ⋅ 20 ∘C + ⋅ 2л /3 вв = 2100 Дж/(кг ⋅ ∘C) ⋅ 0,03 кг ⋅ 20 ∘C + 340000 Дж/кг ⋅ 0,02 кг 4200 Дж/(кг ⋅ ∘C) ⋅ 0,1 кг = = 1260 Дж + 6800 Дж 420 Дж/ ∘C ≈ 19 ∘C.