Question

В термосе находится лед массой 2кг при температуре -20С , туда же налили 3 литра воды , при температуре 60С . найти установившуюся температуру

Answer 1

• согласно уравнению теплового баланса: |Qотд| = Qполуч

• отдает тепло вода: Qотд = c(вода) m(вода) (t - 60)

• получает тепло лед, причем сначала он нагревается до 0 °С, затем плавится и нагревается до искомой температуры t: Qполуч = c(лед) m(лед) 20  + λ m + с(лед) m(лед) t

○ 4200*3*(60 - t) = 2100*2*20 + 335*10^(3)*2 + 2100*2*t

○ 756000 - 12600 t =  754000 + 4200 t

○ 16800 t =  2000

○ t ≈  0.119 °C

Answer 2

Для решения данной задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Энергия, выделяющаяся от льда, охлаждает воду до установившейся температуры.

Для начала, определим количество тепла, которое выделяется от льда, чтобы он полностью расплавился. Для этого используем формулу:

Q_лед = m_лед * L, где Q_лед - количество тепла, выделяющегося от льда (в Дж), m_лед - масса льда (в кг), L - удельная теплота плавления льда (в Дж/кг).

Удельная теплота плавления льда составляет около 334 кДж/кг, или 334 000 Дж/кг.

Q_лед = 2 кг * 334 000 Дж/кг = 668 000 Дж.

Далее, найдем количество тепла, необходимое для нагрева воды от начальной температуры до установившейся температуры. Используем формулу:

Q_вода = m_воды * c_воды * ΔT, где Q_вода - количество тепла, необходимое для нагрева воды (в Дж), m_воды - масса воды (в кг), c_воды - удельная теплоемкость воды (в Дж/кг·°C), ΔT - изменение температуры воды (в °C).

Удельная теплоемкость воды составляет около 4,186 кДж/кг·°C, или 4 186 Дж/кг·°C.

m_воды = 3 л = 3 кг (так как плотность воды примерно равна 1 кг/л).

ΔT = T_уст - T_нач = T_уст - (-20°C) = T_уст + 20°C.

Теперь можем записать уравнение, используя закон сохранения энергии:

Q_лед + Q_вода = 0.

668 000 Дж + 3 кг * 4 186 Дж/кг·°C * (T_уст + 20°C) = 0.

668 000 Дж + 12 558 Дж/°C * (T_уст + 20°C) = 0.

12 558 Дж/°C * (T_уст + 20°C) = -668 000 Дж.

T_уст + 20°C = -668 000 Дж / 12 558 Дж/°C.

T_уст + 20°C ≈ -53.2°C.

T_уст ≈ -53.2°C - 20°C ≈ -73.2°C.

Установившаяся температура составит примерно -73.2°C