Question

В калориметр с электронагревателем положили кусок льда, имеющий температуру 0 °C. Для превращения льда в воду температурой 20 °C, требуется 100 кДж энергии. Если лед получит 60 кДж энергии от нагревателя, то какая температура установится в калориметре. Теплоемкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь. Удельная теплоемкость воды Дж кДж 4200 330 удельная теплота Плавления льда кг.°C кг​

Answer 1

Ответ 70 кг надеюсь правильно,если какая-то ошибка прошу прощения

Answer 2

Для решения данной задачи, мы можем использовать закон сохранения энергии. Когда лед поглощает энергию и превращается в воду, энергия, полученная от нагревателя, равна сумме энергии, необходимой для превращения льда в воду и изменения температуры воды до конечной температуры.

Давайте применим формулу для расчета:

Qлед = Qплавление + Qнагрев

Где: Qлед - энергия, полученная льдом от нагревателя Qплавление - энергия, необходимая для плавления льда Qнагрев - энергия, необходимая для нагрева воды до конечной температуры

Удельная теплоемкость воды (c) равна 4200 Дж/кг°C, а удельная теплота плавления льда (L) равна 330 кДж/кг.

Тепло, полученное льдом от нагревателя, можно рассчитать, умножив удельную теплоту плавления льда на массу льда:

Qлед = L * масса льда

Тепло, необходимое для плавления льда, можно рассчитать, умножив удельную теплоемкость воды на изменение температуры воды:

Qплавление = c * масса воды * (конечная температура - начальная температура)

Тепло, необходимое для нагрева воды, можно рассчитать, используя следующую формулу:

Qнагрев = c * масса воды * (конечная температура - начальная температура)

Масса воды в системе останется неизменной, поскольку лед превратится в воду. Таким образом, мы можем записать следующее:

Qлед = Qплавление + Qнагрев

L * масса льда = c * масса воды * (конечная температура - начальная температура) + c * масса воды * (конечная температура - начальная температура)

Теперь давайте решим данное уравнение для конечной температуры воды.

Решение:

Мы знаем, что начальная температура льда составляет 0°C, а конечная температура воды должна быть 20°C. Мы также знаем, что энергия, полученная от нагревателя, составляет 60 кДж.

Выразим массу льда через удельную теплоту плавления льда:

масса льда = Qлед / L

Подставим известные значения:

масса льда = 60 кДж / 330 кДж/кг

масса льда ≈ 0.182 кг

Теперь, используем полученное значение массы льда, чтобы рассчитать массу воды в системе:

масса воды = масса льда

масса воды ≈ 0.182 кг

Теперь мы можем записать уравнение для конечной температуры воды:

L * масса льда = c * масса воды * (конечная температура - начальная температура) + c * масса воды * (конечная температура - начальная температура)

330 кДж/кг * 0.182 кг = 4200 Дж/кг°C * 0.182 кг * (20°C - 0°C) + 4200 Дж/кг°C * 0.182 кг * (20°C - 0°C)

60.06 кДж = 1519.2 Дж/°C * (20°C - 0°C)

60.06 кДж = 1519.2 Дж/°C * 20°C

60.06 кДж = 30384 Дж

Теперь решим уравнение для конечной температуры воды:

30384 Дж = 1519.2 Дж/°C * конечная температура

конечная температура = 30384 Дж / 1519.2 Дж/°C

конечная температура ≈ 20°C

Таким образом, конечная температура воды в калориметре составит около 20°C, если лед получит 60 кДж энергии от нагревателя.