
В калориметр с водой (масса воды M 200 г ) при температуре T1 303 К опускается кусок льда массы m 100 г , имеющий темпера- туру T0 273 К . Определить температуру, которая установится в кало- риметре, а также массы воды и льда в конце опыта. Опыт проводится при нормальном внешнем давлении. Теплоёмкостью калориметра пре- небречь.
Ответы на вопрос

Для решения задачи воспользуемся принципом сохранения энергии: вся теплота, передающаяся от воды к льду, идет на его плавление и нагрев.
1. Дано:
- Масса воды ,
- Начальная температура воды ,
- Масса льда ,
- Начальная температура льда ,
- Температура плавления льда ,
- Теплота плавления льда ,
- Удельная теплоёмкость воды .
Предположим, что в ходе эксперимента вода отдаёт тепло льду, который плавится и затем нагревается до температуры, при которой термодинамическое равновесие установится между водой и льдом. Установим эту температуру.
2. Этапы решения:
a) Теплота, отдаваемая водой:
Для вычисления тепла, которое отдаст вода при охлаждении, используем формулу:
где — конечная температура системы, к которой мы стремимся найти решение.
b) Теплота, необходимая для плавления льда:
Для плавления льда используем формулу:
c) Теплота, необходимая для нагрева воды из льда:
После того как лёд растает, его температура будет равна 273 K, и для того чтобы довести его до температуры , нужно затратить тепло:
d) Условие теплового баланса:
Так как мы предполагаем, что система изолирована, то вся теплота, которая отдаётся водой, должна идти на плавление льда и нагрев его до температуры . Тогда у нас есть уравнение теплового баланса:
Подставим выражения для теплот:
e) Решение уравнения:
Подставим известные значения:
Упростим:
Распишем:
Вычислим числа:
Переносим все слагаемые с в одну сторону:
Похожие вопросы









Топ вопросов за вчера в категории Физика









Последние заданные вопросы в категории Физика





-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili