Question

Задача В сосуде находится 1кг льда при температуре -10°C. Найдите какую минимальную массу воды при температуре 10°C надо добавить, чтобы в сосуде установилась температура 0°C

Answer 1

Ответ:

1.Когда запустили пар пошел процесс плавления льда Q=-λm

2.После как лед растаял образовалась вода и идет процесс нагревание воды Q=cm(t2-t1)

3.Конденсация Пара Q=Lm

Пишем уравнение теплового баланса

Q1+Q2-Q3=0

λm1+cm1(t2-t1)-Lm3=0

Согласна что масса воды будет равна массе льда находящейся в воде

Надо найти m3

Перенесем Lm3 В правую часть с знаком +

λm1+cm1(t2-t1)=Lm3

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Энергия, которую мы добавим, чтобы нагреть лед до температуры 0°C и затем растопить его, должна быть равной энергии, которую мы извлечем из этой энергии, чтобы нагреть воду с температуры -10°C до 0°C.

Сначала найдем, сколько энергии нам нужно, чтобы нагреть лед и растопить его до 0°C. Для этого используем удельную теплоемкость льда (c_лед) и удельную теплоту плавления (L):

Энергия = масса × (c_лед × ΔT + L)

где: масса - масса льда (1 кг) c_лед - удельная теплоемкость льда (2.09 Дж/(г·°C)) ΔT - изменение температуры (0°C - (-10°C) = 10°C) L - удельная теплота плавления льда (333.55 Дж/г)

Энергия = 1000 г × (2.09 Дж/(г·°C) × 10°C + 333.55 Дж/г) = 1000 г × (20.9 Дж + 333.55 Дж) = 354450 Дж

Теперь мы знаем, что нам нужно 354450 Дж энергии, чтобы растопить лед и нагреть его до 0°C.

Теперь найдем, сколько энергии мы можем извлечь из охлаждения воды с температуры 10°C до 0°C, используя удельную теплоемкость воды (c_вода):

Энергия = масса × (c_вода × ΔT)

где: c_вода - удельная теплоемкость воды (4.18 Дж/(г·°C)) ΔT - изменение температуры (0°C - 10°C) = -10°C

Теперь нам нужно найти массу воды (m), которая извлечет такую же энергию:

354450 Дж = m г × (4.18 Дж/(г·°C) × (-10°C))

Теперь решим это уравнение для m:

m = 354450 Дж / (4.18 Дж/(г·°C) × (-10°C)) ≈ 8464.83 г

Таким образом, нам нужно добавить минимум около 8465 г (или 8.465 кг) воды при температуре 10°C, чтобы достичь температуры 0°C после растапливания 1 кг льда при температуре -10°C.