Question

В калориметр, содержащий 500 г льда при температуре –15 oC, налили 1 литр воды при температуре +35 oC. Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг⋅oC), удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг⋅oC), удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг. После установления теплового равновесия в калориметре будет находиться:

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Количество теплоты, отдаваемое водой равно:

Q1=m1*c1*(5-0)=2*4.2*5=42 кДж

Количество теплоты отдаваемое водой при превращении в лёд:

Q2=m1*l=2*330=660 кДж

Итого: Q12=42+660=702 кДж

Количество теплоты, получаемое льдом для нагревания до 0:

Q3=m2*c2*(40-0)=5*2.1*40=420 кДж

Итак мы имем m1+m2=7 кг льда и избыток теплоты

Q12-Q3=702-420=282 kДж

Этот избыток теплоты пойдёт на таяние некоторого количества льда, которое мы и определим:

m3=282/330=0.855 кг.

Таким образом, после установления теплового равновесия в калориметре окажется

7-0.855= 6.145 кг льда

0.855 кг воды при температуре 0 градусов С

Answer 2

Давайте рассмотрим эту задачу шаг за шагом.

Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева льда до температуры плавления (0°C):

Q_1 = m_1 * c_1 * ΔT_1,

где:

• m_1 = масса льда = 500 г = 0.5 кг,
• c_1 = удельная теплоёмкость льда = 2100 Дж/(кг⋅°C),
• ΔT_1 = изменение температуры льда = 0°C - (-15°C) = 15°C.

Q_1 = 0.5 кг * 2100 Дж/(кг⋅°C) * 15°C = 15750 Дж.

Затем рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до температуры плавления льда (0°C):

Q_2 = m_2 * c_2 * ΔT_2,

где:

• m_2 = масса воды = 1000 г = 1 кг (переводим литры в граммы, так как плотность воды 1 кг/л),
• c_2 = удельная теплоёмкость воды = 4200 Дж/(кг⋅°C),
• ΔT_2 = изменение температуры воды = 0°C - 35°C = -35°C.

Q_2 = 1 кг * 4200 Дж/(кг⋅°C) * -35°C = -147000 Дж.

Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда:

Q_3 = m_1 * L_f,

где L_f = удельная теплота плавления льда = 340 кДж/кг = 340000 Дж/кг.

Q_3 = 0.5 кг * 340000 Дж/кг = 170000 Дж.

Теплота, которая поступит в систему (льду и воде), будет равна сумме Q_1, Q_2 и Q_3:

Q_total = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 15750 Дж + (-147000 Дж) + 170000 Дж = 180750 Дж.

Это количество теплоты будет передано всей системе, и после установления теплового равновесия температура воды и льда в калориметре будет равна 0°C (температуре плавления льда).