Question

У калориметр, що містить 500 г води при температурі 20 ° С, кладуть шматок льоду при температурі 0 ° С. Яка найменша маса льоду потрібна для того, щоб температура вмісту калориметра стала рівною 0 ° С?

Answer 1

Для початку замінимо лямбду буквою q

qm = mct

Звідси висловлюємо m:

m = mct/q

m = 500 г = 0,5 кг

m = 0,5 · 4200 · 20/340000 ≈ 0,12 кг

Відповідь: m ≈ 0,12 кг

Answer 2

Для розв'язання цієї задачі вам потрібно використовувати принцип збереження енергії. Тепло, що втрачається калориметром, має бути вирівняне теплом, яке віддає лід при таненні, і теплом, яке віддає вода при охолодженні. Ми можемо використовувати формулу для розрахунку теплової енергії:

Q = m * c * ΔT

Де: Q - теплова енергія (в джоулях) m - маса (в грамах) c - специфічна теплоємність (для води c = 4.18 J/g°C, для льоду c = 2.09 J/g°C) ΔT - зміна температури (в °C)

Початкова температура води T1 = 20°C, і ми хочемо досягнути температури 0°C, тобто ΔT = 20°C. Також ми знаємо, що маса води m_води = 500 г.

Для льоду, який тане при 0°C, ми також маємо ΔT = 0°C. Ми шукаємо масу льоду (m_льоду), яку треба додати до калориметра.

За законом збереження енергії:

Тепло, втрачене водою = Тепло, втрачене льодом

m_води * c_води * ΔT_води = m_льоду * c_льоду * ΔT_льоду

Підставимо відомі значення:

(500 г) * (4.18 J/g°C) * (20°C) = m_льоду * (2.09 J/g°C) * (0°C)

1000 J = 0 J (припустимо, що льоду було 0 г, коли він був доданий до калориметра)

Отже, маса льоду, яку потрібно додати до калориметра, щоб знизити температуру вмісту калориметра до 0°C, дорівнює 0 грамам.