Для определения удельной теплоты плавления льда в сосуд с водой бросают кусочки тающего льда при

Ответы на вопрос

Отвечает Кузьменко Константин.

Для решения задачи по определению удельной теплоты плавления льда необходимо учесть закон сохранения энергии: тепло, которое теряет вода при охлаждении, равно теплу, которое идет на плавление льда.

Дано:

Масса воды $m_{\text{вода}} = 300 \, \text{г} = 0,3 \, \text{кг}$ ,
Начальная температура воды $t_{\text{вода}} = 20 \, ^\circ\text{C}$ ,
Масса добавленного льда $m_{\text{лед}} = 84 \, \text{г} = 0,084 \, \text{кг}$ ,
Удельная теплоемкость воды $c_{\text{вода}} = 4200 \, \text{Дж}/(\text{кг} \cdot ^\circ\text{C})$ .

Неизвестное:

Удельная теплота плавления льда $\lambda$ .

Рассуждения:

При плавлении льда, весь лед превращается в воду при температуре $0 \, ^\circ\text{C}$ . Это процесс поглощения тепла с затратой энергии $Q_{\text{плавление}} = m_{\text{лед}} \cdot \lambda$ .
После плавления полученная вода не нагревается, так как задача предполагает, что лед тает полностью и система приходит в термодинамическое равновесие.
Вода в сосуде отдает тепло, охлаждаясь от $20 \, ^\circ\text{C}$ до $0 \, ^\circ\text{C}$ . Количество выделяемого тепла водой:

Q_{\text{вода}} = m_{\text{вода}} \cdot c_{\text{вода}} \cdot (t_{\text{вода}} - t_{\text{конечная}})

Согласно закону сохранения энергии:

Q_{\text{вода}} = Q_{\text{плавление}}

Формулы:

Подставляем:

m_{\text{вода}} \cdot c_{\text{вода}} \cdot (t_{\text{вода}} - 0) = m_{\text{лед}} \cdot \lambda

И решаем относительно $\lambda$ :

\lambda = \frac{m_{\text{вода}} \cdot c_{\text{вода}} \cdot t_{\text{вода}}}{m_{\text{лед}}}

Подстановка чисел:

\lambda = \frac{0,3 \cdot 4200 \cdot 20}{0,084}

Считаем числитель:

0,3 \cdot 4200 \cdot 20 = 25200 \, \text{Дж}.

Делим на массу льда:

\lambda = \frac{25200}{0,084} = 300000 \, \text{Дж/кг}.

Ответ:

Удельная теплота плавления льда $\lambda = 300 \, \text{кДж/кг}$ .