Question

ДАЮ МНОГО БАЛЛОВ ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУСТА! В калориметре находится 1 л воды при 100 °C. Сколько льда, имеющего температуру 0 °C, нужно поместить в калориметр, чтобы температура в нем понизилась до 20 °C? Теплоемкость калориметра 300 Дж/К.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

V = 1 л = 1·10⁻³ м³

ρ = 1000 кг/м³

t₁ = 100°C

t₂ = 0°C

t = 20°C

С = 300 Дж/К - теплоемкость калориметра

с₁ = 4200 Дж / (кг·°С) - удельная теплоемкость воды

с₂ = 2100 Дж / (кг·°С) - удельная теплоемкость льда

λ = 3,3·10⁵ Дж/кг - удельная теплота плавления льда

__________________________

m₂ - ?

Масса воды:

m₁ = ρ·V = 1000·1·10⁻³ = 1 кг

1)

Калориметр нагревается:

Q = C·(t-t₁) = 300·(20 - 0) = 6 000 (Дж)

2)

Вода остывает:

Q₁ = c₁·m₁·(t₂ - t) = 4200·1·(100 - 20) = 336 000 (Дж)

3)

Лед плавится:

Q₃ = λ·m₂ = 3,3·10⁵·m₂      (Дж)

4)

Вода, получившаяся изо льда, нагревается:

Q₂ = c₂·m₂·(t - t₂) = 2100·m₂·(20 - 0) = 42000·m₂        (Дж)

5)

Составим уравнение теплового баланса:

Q + Q₂ + Q₃ = Q₁

6000 + 42000·m₂ + 3,3·10⁵·m₂ = 336 000

372 000·m₂ = 330 000

m₂ = 330 000 / 372 000 ≈ 0,890 кг  или  890 г

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать формулу теплового баланса:

Q(потерянное тепло) = Q(приобретенное тепло)

Где Q(потерянное тепло) - это тепло, которое потеряется изначально горячей воды при её охлаждении, а Q(приобретенное тепло) - это тепло, которое выделится при плавлении льда и нагревании получившейся воды до конечной температуры.

Давайте найдем количество тепла, которое потеряется изначально горячей водой:

Q(потерянное тепло) = m * c * Δt

где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Δt - изменение температуры

m = 1000 г (так как 1 л воды = 1000 г) c = 4.18 Дж/(г*°C) Δt = 100°C - 20°C = 80°C

Q(потерянное тепло) = 1000 г * 4.18 Дж/(г*°C) * 80°C = 334400 Дж

Теперь найдем количество тепла, которое выделится при плавлении льда и нагревании получившейся воды:

Q(приобретенное тепло) = m * L + m * c * Δt

где m - масса льда, L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г), c - удельная теплоемкость воды, Δt - изменение температуры

Так как мы хотим, чтобы температура воды понизилась до 20°C, то Δt = 20°C - 0°C = 20°C

Таким образом, уравнение примет вид:

Q(приобретенное тепло) = m * 334 + m * 4.18 * 20

Теперь мы можем записать уравнение теплового баланса:

Q(потерянное тепло) = Q(приобретенное тепло)

334400 Дж = m * 334 Дж/г + m * 4.18 Дж/(г*°C) * 20°C

Решив это уравнение, мы найдем массу льда, которую нужно поместить в калориметр.