Question

В калориметр, содержащий 2 л воды при температуре 40 ∘ С, опустили кусок льда массой 1 кг при температуре -20 ∘ С. Определите температуру в калориметре после установления теплового равновесия. Ответ приведите в [ ∘ C] с точностью до целого. Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг ⋅ ∘ C), удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг ⋅ ∘ C), удельная теплота плавления льда 3,36 ⋅ 1 0 5 Дж/кг. Плотность воды 1000 кг/м 3 . Теплоёмкостью калориметра пренебречь.

Answer 1

Ответ:

Количество теплоты, отдаваемое водой равно:  

Q1=m1*c1*(5-0)=2*4.2*5=42 кДж  

Количество теплоты отдаваемое водой при превращении в лёд:  

Q2=m1*l=2*330=660 кДж  

Итого: Q12=42+660=702 кДж  

Количество теплоты, получаемое льдом для нагревания до 0:  

Q3=m2*c2*(40-0)=5*2.1*40=420 кДж  

Итак мы имем m1+m2=7 кг льда и избыток теплоты  

Q12-Q3=702-420=282 kДж  

Этот избыток теплоты пойдёт на таяние некоторого количества льда, которое мы и определим:  

m3=282/330=0.855 кг.  

Таким образом, после установления теплового равновесия в калориметре окажется  

7-0.855= 6.145 кг льда  

0.855 кг воды при температуре 0 градусов С