Question

В калориметр, содержащий m1 2кг воды при температуре t1-30 градусов, положили кусок льда массой m2-4кг, имеющий температуру t2=-20 градусов. Определите температуру после установления теплового равновесия. Удельная теплоемкость воды c=4200 дж/кг*K, удельная теплоемкость льда c=2120дж/кг*K, удельная теплота плавления льда л=330кДж/кг

Answer 1

Ответ:

из олимпиады "наследники левши" круто

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Энергия, которая переходит от льда к воде, равна энергии, которая уходит из воды при нагреве льда до температуры равновесия.

Давайте обозначим температуру после установления теплового равновесия как T.

Сначала рассмотрим процесс нагрева льда с температуры t2 до T:

Q1 = m2 * c_лед * (T - t2)

Теперь рассмотрим процесс охлаждения воды с температуры t1 до T:

Q2 = m1 * c_вода * (T - t1)

Теперь учтем теплоту плавления льда, которая освобождается при переходе льда в жидкое состояние:

Q3 = m2 * л

После установления теплового равновесия суммарная энергия Q1, Q2 и Q3 равна нулю, так как нет больше переноса тепла. Таким образом:

Q1 + Q2 + Q3 = 0

m2 * c_лед * (T - t2) + m1 * c_вода * (T - t1) + m2 * л = 0

Теперь подставим известные значения:

4кг * 2120 Дж/кг·K * (T - (-20°C)) + 2кг * 4200 Дж/кг·K * (T - 30°C) + 4кг * 330000 Дж/кг = 0

Теперь решим уравнение:

8480(T + 20) + 8400(T - 30) + 1320000 = 0

Раскроем скобки и сгруппируем члены:

16880T - 336000 = 0

Теперь добавим 336000 к обеим сторонам:

16880T = 336000

Разделим обе стороны на 16880:

T = 336000 / 16880

T ≈ 19.88°C

Таким образом, температура после установления теплового равновесия будет около 19.88°C.