Question

У калориметрi знаходиться лід масою 3 кг при температурі -20 °С. Якою стане температура у калориметрі, якщо в нього по-містити нагрівач, що передасть речовинi кiлькiсть теплоти 63 кДжз поясненням ​

Answer 1

Ответ:

Для розв'язання цієї задачі скористаємося законом збереження енергії. Він говорить, що кількість теплоти, яку поглине система, дорівнює кількості теплоти, яку виділить система.

У даній задачі системою є калориметр і лід в ньому, а нагрівач є зовнішнім джерелом енергії. Кількість теплоти, яку поглине система, дорівнює кількості теплоти, яку виділить нагрівач.

Кількість теплоти, яку поглине система, можна виразити через масу і теплоємність льоду, а також зміну температури:

Q = m * c * ΔT,

де Q - кількість теплоти, m - маса льоду, c - теплоємність льоду, ΔT - зміна температури.

Теплоємність льоду дорівнює 2,09 кДж/(кг·К). За умовою задачі, маса льоду дорівнює 3 кг, а температура льоду становить -20 °С. Тому кількість теплоти, яку поглине система, можна обчислити так:

Q = 3 кг * 2,09 кДж/(кг·К) * (T - (-20 °C)),

де T - температура, до якої нагріється лід.

Кількість теплоти, яку виділить нагрівач, дорівнює 63 кДж. Отже, за законом збереження енергії:

Q = 63 кДж.

Підставляючи значення Q, ми можемо знайти температуру, до якої нагріється лід:

3 кг * 2,09 кДж/(кг·К) * (T - (-20 °C)) = 63 кДж,

6,27 кДж/(К) * (T + 20 °C) = 63 кДж,

T + 20 °C = 63 кДж / 6,27 кДж/(К),

T + 20 °C = 10 К,

T = -10 °C.

Отже,

Температура в калориметрі після додавання нагрівача і передачі йому кількості теплоти 63 кДж становитиме -10 °C.

Answer 2

Для визначення зміни температури льоду в калориметрі можна скористатися рівнянням теплового балансу. За цим рівнянням, кількість теплоти, яка передається від нагрівача до льоду, повинна дорівнювати кількості теплоти, яку поглине лід із зміною температури.

Кількість теплоти, яку поглине лід, можна обчислити за формулою:

Q = m * c * ΔT,

де Q - кількість теплоти, m - маса льоду, c - питома теплоємність льоду, ΔT - зміна температури.

Маса льоду m = 3 кг, а питома теплоємність льоду c ≈ 2.09 кДж/(кг·°С) (це середнє значення питомої теплоємності льоду в діапазоні від -20 °С до 0 °С).

За умовою, нагрівач передає льоду кількість теплоти Q = 63 кДж.

Підставивши ці значення в формулу, отримаємо:

63 кДж = 3 кг * 2.09 кДж/(кг·°С) * ΔT.

Розрахуємо ΔT:

ΔT = 63 кДж / (3 кг * 2.09 кДж/(кг·°С)) ≈ 10 °С.

Отже, температура у калориметрі з льодом становитиме приблизно -10 °С після передачі льоду кількості теплоти 63 кДж від нагрівача.