Question

Во льду сделана лунка объемом V=100 см3. В эту лунку налили m=1 кг расплавленного свинца при температуре плавления t1=327оС. Найти объем лунки, свободной от воды и свинца, после установления теплового равновесия. Температура льда 0 c

Answer 1

Ответ:

36+42-7:2 +629-45+73-65+90:2

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения теплоты. В начальном состоянии у нас есть лунка с льдом при температуре 0°C, и мы добавляем 1 кг расплавленного свинца при температуре плавления 327°C. Давайте выразим количество теплоты, которое должно поглотиться или отдаться, чтобы достичь теплового равновесия.

1. Для нагревания свинца от его температуры плавления до температуры плавления льда: Масса свинца (m) = 1 кг Удельная теплоемкость свинца (c) ≈ 128 J/(kg°C) (приблизительное значение) ΔT = t1 - 0 = 327°C

Количество теплоты для нагревания свинца: Q1 = m * c * ΔT

2. Для плавления льда и нагревания получившейся воды до 0°C: Масса льда (m_леда) = V * плотность воды ≈ 100 г (плотность льда примерно 0.92 г/см³) Удельная теплота плавления льда (L) ≈ 334,000 J/kg

Количество теплоты для плавления льда и нагревания воды до 0°C: Q2 = m_леда * L + m_леда * c * ΔT

3. Общее количество теплоты, которое нужно ввести в систему, чтобы достичь теплового равновесия: Q_total = Q1 + Q2

Поскольку в тепловом равновесии система не может получать или терять тепло, это количество теплоты также равно количеству теплоты, которое будет отдаваться окружающей среде:

Q_total = m_окр * c_окр * ΔT_окр

где m_окр - масса окружающей среды, c_окр - удельная теплоемкость окружающей среды, ΔT_окр - изменение температуры окружающей среды.

Установив равенство этих двух количеств теплоты, выразим массу окружающей среды:

m_окр = (Q1 + Q2) / (c_окр * ΔT_окр)

Так как мы знаем, что лунка изначально была полностью заполнена льдом, объем свободной от воды и свинца части лунки будет равен начальному объему лунки V.

Итак, чтобы найти объем лунки, свободной от воды и свинца, после установления теплового равновесия, нам нужно определить массу окружающей среды и объем лунки:

1. Вычислить m_окр используя уравнение теплового равновесия.
2. Так как m_окр = плотность_окр * V_свободной_части, то V_свободной_части = m_окр / плотность_окр.

Пожалуйста, учтите, что для точных вычислений нам нужны значения удельной теплоемкости окружающей среды и плотности окружающей среды, которые в данном контексте не указаны.