Вопрос задан 11.07.2026 в 13:48. Предмет Физика. Спрашивает Аксеневич Влада.

Какую массу льда при температуре -10 °C надо положить в калориметр, содержащий 100 г воды при температуре 0 °C, чтобы после установления теплового равновесия в калориметре находился только лёд при температуре 0 °C?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Ятманов Богдан.

Обозначим массу добавляемого льда через mm (в кг).

1. Что происходит в калориметре

  • Вода: 100 г=0,1 кг100\ \text{г} = 0{,}1\ \text{кг}, температура 0∘C0^\circ C

  • Лёд: температура −10∘C-10^\circ C

По условию в конечном состоянии вся система — это лёд при 0∘C0^\circ C. Значит:

  • вся вода полностью замерзает при 0∘C0^\circ C

  • добавленный лёд нагревается от −10∘C-10^\circ C до 0∘C0^\circ C, но не плавится

2. Тепловой баланс

Теплота, выделяемая при замерзании воды:

Q1=mвλQ_1 = m_{\text{в}} \lambda

где
λ=3,34⋅105 Дж/кг\lambda = 3{,}34 \cdot 10^5\ \text{Дж/кг}

Q1=0,1⋅3,34⋅105=3,34⋅104 ДжQ_1 = 0{,}1 \cdot 3{,}34 \cdot 10^5 = 3{,}34 \cdot 10^4\ \text{Дж}

3. Нагрев льда от −10∘C-10^\circ C до 0∘C0^\circ C

Q2=mcΔTQ_2 = m c \Delta T

где
c=2,1⋅103 Дж/(кг\cdotp°C)c = 2{,}1 \cdot 10^3\ \text{Дж/(кг·°C)}, ΔT=10∘C\Delta T = 10^\circ C

Q2=m⋅2,1⋅103⋅10=2,1⋅104mQ_2 = m \cdot 2{,}1 \cdot 10^3 \cdot 10 = 2{,}1 \cdot 10^4 m

4. Условие теплового равновесия

Теплота, выделенная при замерзании воды, идёт на нагрев льда:

Q1=Q2Q_1 = Q_2 3,34⋅104=2,1⋅104m3{,}34 \cdot 10^4 = 2{,}1 \cdot 10^4 m

5. Находим массу льда

m=3,34⋅1042,1⋅104≈1,59 кгm = \frac{3{,}34 \cdot 10^4}{2{,}1 \cdot 10^4} \approx 1{,}59\ \text{кг}

Ответ:

m≈1,6 кгm \approx 1{,}6\ \text{кг}

Нужно примерно 1,6 кг льда при −10∘C-10^\circ C.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос