На сколько градусов можно нагреть 10 л воды, если ей сообщить столько же энергии, сколько ее выделится при охлаждении 10 кг. льда от 0 до -20°С? (Желательно с дано и с решением:)

Для решения этой задачи, нужно учесть несколько основных понятий термодинамики и физики. Давайте разберёмся по шагам.

Дано:

1. Объем воды (V) = 10 литров = 10 кг (так как плотность воды примерно равна 1 кг/л).
2. Изменение температуры льда (ΔT) = от 0 до -20°C = -20°C.
3. Масса льда (m) = 10 кг.
4. Удельная теплоемкость воды (cₒ) = 4.18 кДж/(кг·°C).
5. Удельная теплоемкость льда (c) = 2.1 кДж/(кг·°C).

Найти: Изменение температуры воды (ΔTₒ).

Решение:

Шаг 1: Рассчитываем количество теплоты, необходимое для охлаждения льда. Формула: Q = mcΔT. Где Q - количество теплоты, m - масса льда, c - удельная теплоемкость льда, ΔT - изменение температуры.

Подставляем значения: Q = 10 кг * 2.1 кДж/(кг·°C) * (-20°C) = -420 кДж.

Отрицательное значение означает, что энергия выделяется.

Шаг 2: Теперь используем эту энергию для нагревания воды. Энергия, полученная водой, равна энергии, потерянной льдом: Qₒ = -Q.

Шаг 3: Рассчитываем изменение температуры воды. Формула: Qₒ = mₒcₒΔTₒ. Где Qₒ - количество теплоты, полученной водой, mₒ - масса воды, cₒ - удельная теплоемкость воды, ΔTₒ - изменение температуры воды.

Подставляем значения и выражаем ΔTₒ: ΔTₒ = Qₒ / (mₒcₒ) = -(-420 кДж) / (10 кг * 4.18 кДж/(кг·°C)) = 420 кДж / 41.8 кДж/°C ≈ 10.05°C.

Ответ: Температура воды повысится примерно на 10.05°C.