Question

В калориметре находился лед при температуре (-5 °C). Какой была масса льда, если после добавления в калориметр 4 кг воды, имеющей температуру 20 °С, и установления теплового равновесия температура содержимого калориметра оказалась равной 0 °C, причем калориметре была только вода? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг-К), льда 2100 Дж/(кг-K), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.

Answer 1

Ответ:

0,99кг

Объяснение:

Если в конце была только вода,значит лед кспел полностью расплавиться.

Qплав=lmльда Qплав-энергия,выделяемая при плавлении льда,l-удельная теплоты плавления,mльда-масса льда=m1-масса воды,полученной из льда

Q=cmΔt Q-энергия,поглощаемая во время охлаждения воды,c-удельная теплоемкость воды/льда,m2-масса добавленной воды,Δt-изменение температуры.

По константе:

Qотд=Qполуч

cльда*mльда*Δtл+lmльда=cводыm2Δtв

2100*mльда*(5-0)+330000*mльда=4200*4*(20-0)

mльда(10500+330000)=336000

mльда=336000/340500=0,99кг

Answer 2

Давайте воспользуемся законом сохранения энергии, чтобы решить эту задачу.

Первый шаг - определить количество теплоты, которое перейдет от воды к льду и приведет к их тепловому равновесию:

Q_вода = m_вода * c_воды * ΔT_вода Q_лед = m_лед * L_плавления + m_лед * c_льда * ΔT_лед

где: Q_вода - количество теплоты, переданное воде (Дж) Q_лед - количество теплоты, переданное льду (Дж) m_вода - масса воды (кг) m_лед - масса льда (кг) c_воды - удельная теплоемкость воды (Дж/(кг·°C)) c_льда - удельная теплоемкость льда (Дж/(кг·°C)) ΔT_вода - изменение температуры воды (°C) ΔT_лед - изменение температуры льда (°C) L_плавления - удельная теплота плавления льда (кДж/кг)

Мы знаем, что после установления теплового равновесия температура содержимого калориметра стала 0°C. То есть, ΔT_вода = 0°C - 20°C = -20°C, и ΔT_лед = 0°C - (-5°C) = 5°C.

Подставляя известные значения, получаем:

Q_вода = m_вода * c_воды * ΔT_вода = 4 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * (-20°C) = -336000 Дж Q_лед = m_лед * L_плавления + m_лед * c_льда * ΔT_лед = m_лед * (330 кДж/кг + 2100 Дж/(кг·°C) * 5°C)

Так как калориметре была только вода, то количество теплоты, переданное воде, должно быть равно количеству теплоты, переданному льду:

-Q_вода = Q_лед

-336000 Дж = m_лед * (330000 Дж/кг + 10500 Дж/кг) -336000 Дж = m_лед * 340500 Дж/кг

m_лед = -336000 Дж / 340500 Дж/кг ≈ -0.988 кг

Поскольку масса не может быть отрицательной, ошибка где-то в расчетах или постановке задачи. Пожалуйста, пересмотрите условие задачи или расчеты.