Question

32 БАЛЛА В сосуд теплоемкостью C=1 кДж/∘C помещен брусок льда массой m=20 г. И сосуд, и брусок находятся при температуре t1=−8 ∘C. Какую минимальную массу воды M, взятую при температуре t2=3 ∘C нужно налить в сосуд, чтобы установившая температура в сосуде была равна 0 ∘C? Ответ выразите в граммах, округлив до целого числа. Сразу после того, как в сосуд наливают воду, сосуд теплоизолируют. Удельная теплоемкость воды cв=4200 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплоемкость льда cл=2100 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплота плавления льда λ=330 кДж/кг.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

дано m1=0,02 кг

t1=-8C

t2=3C

t=0

1) Q1=c1m1*(t-t1)=2100*0,02*8=336 Дж ( надо что бы нагреть лед до 0С)

2) Qк=C(t-t1)=1000 8=8000 Дж

3) Q1+Qк=8336 Дж

4) это тепло может отдать вода остывая до 0C и при кристаллизации

Q2=c2*M*(t2-0)+л*M=M(4200*3+330000)=M*342600

5) Q1+Qк=Q3

M=8336/342600=0.02433 кг=24г

=============

ответ M=24 г

========

M=24 г

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем использовать закон сохранения энергии. Энергия, переданная от воды к льду, должна быть равной энергии, необходимой для нагрева льда до температуры плавления и плавления его, а также для нагрева полученной воды до равновесной температуры.

Давайте сначала найдем, сколько тепла необходимо для нагрева бруска льда массой 20 г с температуры -8 °C до температуры плавления (0 °C). Это можно вычислить, используя удельную теплоемкость льда и удельную теплоту плавления:

Q1 = m * cл * ΔT1 где: m - масса льда (20 г = 0.02 кг) cл - удельная теплоемкость льда (2100 Дж/(кг⋅∘C)) ΔT1 - изменение температуры (0 °C - (-8 °C) = 8 °C)

Q1 = 0.02 кг * 2100 Дж/(кг⋅∘C) * 8 °C = 336 Дж

Теперь мы знаем, что 336 Дж тепла нужно, чтобы нагреть и плавить лед.

Затем мы должны найти, сколько тепла необходимо для нагрева этого количества воды от температуры 3 °C до 0 °C:

Q2 = M * cв * ΔT2 где: cв - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг⋅∘C)) ΔT2 - изменение температуры (0 °C - 3 °C = -3 °C)

Мы хотим найти минимальную массу M воды, поэтому мы можем переписать уравнение:

M = Q2 / (cв * ΔT2)

Теперь подставим значения:

M = 336 Дж / (4200 Дж/(кг⋅∘C) * (-3 °C))

M = 336 Дж / (-12600 Дж/кг)

M ≈ -0.02667 кг

Теперь переведем массу в граммы и округлим до целого числа:

M ≈ -26.67 граммов

Минимальная масса воды, которую нужно налить в сосуд, чтобы установившаяся температура в сосуде была равна 0 °C, составляет примерно 27 граммов (округлено до целого числа). Отрицательное значение M означает, что нужно удалить этот объем воды из сосуда, чтобы достичь равновесия.