Question

В мідний калориметр масою 100 г який містить 50 г води при температурі 5 градусів помістили лід при температурі мінус 30 градусів цельсія маса льоду 600г яка температура встановиться в калориметрі?​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

1)

Медный калориметр:

m₁ = 100 г = 0,100 кг

c₁ = 390 Дж / (кг·°С) - удельная теплоемкость меди

t₁ = 5⁰С

2)

Вода:

m₂ = 50 г = 0,050 кг

c₂ = 4200 Дж / (кг·°С) - удельная теплоемкость воды

t₂ = 5⁰С

3)

Лед:

m₃ = 600 г = 0,600 кг

c₃ = 2100 Дж / (кг·°С) - удельная теплоемкость льда

t₃ = -30⁰С

λ₃ = 3,3·10⁵ Дж/кг - теплота плавления льда

4)

Нагревается лед до температуры плавления:

Q₃ = m₃·с₃· (0°С - t₃) = 0,600·2100·(0 - (-30)) =  37 800 Дж

Плавится лед:

Q₄ = λ₃·m₃ = 0,600·3,3·10⁵ = 198 000 Дж

Нагревается вода, получившаяся из растаявшего льда:

Q₅ = c₂·m₃ (t - 0) = 4200·0,600·t = 2520·t

(Здесь t - установившаяся температура)

В сумме:

Q = Q₃+Q₄+Q₅ = 37 800 + 198 000 + 2520·t = 235 800 + 2520·t Дж   (1)

5)

Остывает калориметр:

Q₁ = c₁m₁(t₁-t) = 390·0,100·(5-t) = 195 -  39·t

6)

Остывает вода:

Q₂ = c₂m₂(t₂-t) = 4200·0,050·(5-t) = 1050 -  210·t

На остывание

Q₆ = Q₁ + Q₂ =  195 -  39·t + 1050 -  210·t = 1245 - 249·t  (Дж)           (2)

Приравняем (1) и (2)

235 800 + 2520·t = 1245 - 249·t

234 555 = - 2769·t

t = - 84

Получили глупость.

Лед не растает...

Answer 2

Ответ:

≈ -14° (минус 14)

Объяснение:

На вскидку температура будет отрицательной, поэтому уравнение теплового баланса:

0,05•4200•5+0,05•340000+0,05•2100ItI+0,1•400(5+ItI)=0,6•2100•(30-ItI)

1050+17000+105ItI+200+40ItI=37800-1260ItI

1405ItI=19550

ItI=14°

Answer 3

Для вирішення цієї задачі можемо використати принцип збереження енергії. Енергія, віддана льоду, повинна дорівнювати енергії, поглинутій водою і мідним калориметром.

Спочатку обчислимо енергію, яку вода і калориметр поглинуть при підвищенні температури до остаточного значення.

Енергія, поглинута водою і калориметром: Q1 = mcΔT1

де: m - маса води і калориметру (в г), c - питома теплоємність води і калориметра (приблизно 4,18 Дж/г·°C), ΔT1 - зміна температури води і калориметра.

Q1 = (50 г + 100 г) * 4,18 Дж/г·°C * ΔT1

Енергія, віддана льоду: Q2 = mLf

де: m - маса льоду (в г), Lf - теплота плавлення льоду (приблизно 334 Дж/г).

Q2 = 600 г * 334 Дж/г

Оскільки енергія віддана льоду дорівнює енергії, поглинутій водою і калориметром, ми можемо встановити рівняння:

Q1 = Q2

(50 г + 100 г) * 4,18 Дж/г·°C * ΔT1 = 600 г * 334 Дж/г

Тепер розв'яжемо рівняння, щоб знайти ΔT1:

(150 г) * 4,18 Дж/г·°C * ΔT1 = 600 г * 334 Дж/г

627 г·°C * ΔT1 = 200400 г·Дж

ΔT1 = 200400 г·Дж / 627 г·°C

ΔT1 ≈ 319,8 °C

Отже, температура в калориметрі після досягнення теплової рівноваги становитиме близько 319,8 °C.