Question

Решите пожалуйста задачу по физике: В стакан с горячей водой массой 200 грамм и с температурой 95°С положили кусочек льда массой 50 грамм с температурой O°С. Найдите температуру воды после установления теплового равновесия.

Answer 1

Ответ:

60°С

Объяснение:

Тепловой баланс, формула:

Q1+Q2+Q3=0

Q1+Q2=-Q3

Q3 (Количество теплоты отданное водой льду)

Q2 (количество теплоты необходимое для расплавления льда, т.е Q=льмбда×m1 где m1 масса льда и лямбда = 334000Дж/кг)

Q1 (Теплота установившуюся после теплообмена)

m1--(масса льда)

m2--(масса воды)

с2=4200 дж/кг

Q3= (m1+m2)×c2×(t-t1)

Q2= c2×m2×(t1-t2)

Q1=лямбда×m1

Теперь подставим

334000×0,05кг+4200×0,2кг×(0-95)=-(0,05+0,2)×4200×(t-0)

16700-79800=-1050t

t=(-63100)/(-1050)

t=60°C

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. В начальный момент времени энергия горячей воды равна энергии льда после установления теплового равновесия.

Энергия горячей воды: E_воды = m_воды * c_воды * ΔT_воды,

где m_воды - масса воды, c_воды - удельная теплоемкость воды, ΔT_воды - изменение температуры воды.

Энергия льда: E_льда = m_льда * c_льда * ΔT_льда,

где m_льда - масса льда, c_льда - удельная теплоемкость льда, ΔT_льда - изменение температуры льда.

Так как после установления теплового равновесия температуры воды и льда будут одинаковыми, мы можем записать:

E_воды = E_льда.

Подставим значения в формулы:

m_воды * c_воды * ΔT_воды = m_льда * c_льда * ΔT_льда.

Так как лед тает при температуре 0 °C, то ΔT_льда равно конечной температуре льда после таяния (T_льда) минус начальная температура льда (0 °C).

Также известно, что удельная теплоемкость воды (c_воды) примерно равна 4.18 Дж/(г·°C), а удельная теплоемкость льда (c_льда) примерно равна 2.09 Дж/(г·°C).

Подставим все известные значения в уравнение:

200 г * 4.18 Дж/(г·°C) * (T_воды - 95 °C) = 50 г * 2.09 Дж/(г·°C) * T_воды.

Упростим уравнение:

836 г·°C * T_воды - 200 г * 4.18 Дж/(г·°C) * 95 °C = 50 г * 2.09 Дж/(г·°C) * T_воды.

836 г·°C * T_воды - 79060 Дж = 104.5 г * T_воды.

731.5 г·°C * T_воды = 79060 Дж.

T_воды = 79060 Дж / 731.5 г·°C.

T_воды ≈ 108.04 °C.

Таким образом, температура воды после установления теплового равновесия составляет около 108.04 °C.