Question

Объём воды 5 литров, температура - 20 градусов. в неё опустили кубик льда весом 3 кг. Сколько льда не расплавится в воде?20 БАЛЛОВ!!!

Answer 1

Данные: V1 (объем воды) = 5 л (соответствует m1 = 5 кг); t1 (температура воды до опускания в нее льда) = 40 ºС; m2 (масса льда) = 3 кг; считаем, что лед был опушен в воду при температуре 0 ºС.

Справочные величины: Cв (теплоемкость воды) = 4200 Дж/(кг*К); λ (теплота плавления льда) = 3,4 * 105 Дж/кг.

Массу растаявшего льда за счет охлаждения воды до 0 ºС можно рассчитать по формуле: m = Q1 / λ = Св * m1 * (t1 - 0) / λ = 4200 * 5 * (40 - 0) / (3,4 * 105) = 2,47 кг.

Ответ: Растает 2,47 кг льда.

Answer 2

Для того чтобы вычислить, сколько льда не расплавится в воде, нужно учесть теплоту плавления льда и изменение температуры смеси.

Сначала найдем теплоту плавления льда: Теплота плавления льда составляет около 334 кДж/кг.

Теперь вычислим, сколько тепла передается от воды к льду: Q = масса * удельная теплоемкость * изменение температуры

Где: масса - масса воды в кг удельная теплоемкость воды - примем за 4.186 кДж/(кг*°C) изменение температуры - разница между исходной температурой воды (20°C) и температурой плавления льда (0°C).

Для начала, переведем 5 литров воды в килограммы, зная, что плотность воды около 1000 кг/м³: Масса воды = объем * плотность = 5 л * 1 кг/л = 5 кг.

Теперь найдем количество не растаявшего льда: Q = 5 кг * 4.186 кДж/(кг*°C) * (20°C - 0°C) = 418.6 кДж.

Теперь нужно вычислить, сколько теплоты необходимо для плавления 3 кг льда: Теплота для плавления льда = масса * теплота плавления льда = 3 кг * 334 кДж/кг = 1002 кДж.

Остаток тепла после плавления льда: Остаток тепла = теплота переданная от воды - теплота для плавления льда Остаток тепла = 418.6 кДж - 1002 кДж = -583.4 кДж.

Отрицательное значение означает, что у нас недостаточно тепла для плавления всего льда. Это означает, что вся плотность льда не расплавится в данной ситуации, и останется кусок нерастаявшего льда в воде.

Таким образом, вода охладится, но 3 кг льда не полностью растает, и останется в форме кубика в воде.