Question

В калориметре,содержащий 0.4кг льда при t=-55 C,налили 100г воды при 15 C.Какой будет t льда,образовавшегося в калориметре?

Answer 1

Q = Q₁ + Q₂
Q₁ = c*m₁*t₁   Q₂ = c*m₂*t₂   Q = c*(m₁ + m₂)*t
c*(m₁ + m₂)*t = c*m₁*t₁ + c*m₂*t₂
(m₁ + m₂)*t = m₁*t₁ + m₂*t₂
t = (m₁*t₁ + m₂*t₂) / (m₁ + m₂)
t = (0,4*(-55) + 0,1*15) / (0,1 + 0,4) = - 41 °C
Ответ: - 41 °C.

Answer 2

Для решения этой задачи, воспользуемся законом сохранения энергии.

Предположим, что теплообмен между льдом и водой происходит без потерь, тогда:

Тепло, переданное от воды к льду, равно теплу, поглощенному льдом: масса_воды * удельная_теплоемкость_воды * (конечная_температура_воды - исходная_температура_воды) = масса_льда * удельная_теплоемкость_льда * (конечная_температура_льда - исходная_температура_льда)

где: масса_воды = 100 г = 0.1 кг удельная_теплоемкость_воды = 4.186 Дж/(г * С) (удельная теплоемкость воды) исходная_температура_воды = 15 °C = 15 + 273.15 К = 288.15 К масса_льда = 0.4 кг удельная_теплоемкость_льда = 2.09 Дж/(г * С) (удельная теплоемкость льда) исходная_температура_льда = -55 °C = -55 + 273.15 К = 218.15 К

Теперь, найдем конечную температуру льда (конечная_температура_льда):

0.1 * 4.186 * (288.15 - 15) = 0.4 * 2.09 * (конечная_температура_льда - 218.15)

1. Сначала найдем разницу температур для льда: 273.15 (конечная_температура_льда) - 218.15 = 55 К

2. Теперь решим уравнение для конечной температуры льда (конечная_температура_льда):

0.1 * 4.186 * (288.15 - 15) = 0.4 * 2.09 * 55 42.85 = 0.4 * 2.09 * 55 42.85 = 45.98

Из уравнения видно, что температура льда должна быть выше 42.85 К, чтобы уравнение выполнилось. Это противоречит начальному условию, что лед был при температуре -55 °C.

Таким образом, при данных условиях лед не образуется в калориметре.