Question

В калориметр, содержащий 200 г льда при температуре –15 oC, налили 1 литр воды при температуре +85 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: только вода только лёд смесь воды со льдом

Answer 1

Ответ:

только вода

Объяснение:

для того чтоб растопить лёд понадобиться 340 кДж/кг * 0,2 кг = 68 кДж энергии

1 литр воды = 1 кг

Для разогрева воды до t в 85° C нужно 4,2 кДж/(кг*C°) * 1 кг * 85 С° = 357кДж

То есть 1 литр воды при t = +85 C° полностью растопит

0,2  кг льда при t = -15  С°

Answer 2

Давайте рассмотрим, как изменится состояние системы после установления теплового равновесия.

Сначала определим количество теплоты, переданное от воды к льду, чтобы плавить лед:

Количество теплоты, переданное воде: Q_вода = масса_воды * удельная_теплоёмкость_воды * ΔT_вода, где масса_воды = 1 кг (плотность воды 1000 кг/м³), удельная_теплоёмкость_воды = 4200 Дж/(кг⋅°C), ΔT_вода = конечная_температура - начальная_температура = 85°C - T_равновесия.

Количество теплоты, необходимое для плавления льда: Q_плавления = масса_льда * удельная_теплота_плавления.

Поскольку тепло не может исчезнуть, то количество теплоты, переданное от воды к льду, будет равно количеству теплоты, необходимому для плавления льда:

Q_вода = Q_плавления.

Подставляя известные значения, получаем:

1 * 4200 * (85 - T_равновесия) = 0.2 * 340000.

Решая это уравнение, найдем T_равновесия (температура после установления теплового равновесия):

357000 - 4200T_равновесия = 68000, -4200T_равновесия = -289000, T_равновесия = 68.81°C.

Теперь, когда мы знаем температуру после установления теплового равновесия, мы можем определить, какие вещества будут присутствовать в калориметре.

Так как температура равновесия выше температуры плавления льда, весь лед в калориметре полностью растает. Таким образом, в калориметре останется только вода.

Итак, ответ: в калориметре будет находиться только вода.