Question

Какая окончательная температура установится в калориметре , содержащем 500 г льда при температуре 0°С, при погружении в него железного бруска массой 2 кг, имеющего температуру 200°С? Помогите пожалуйста ! очень нужно. дам 25 баллов

Answer 1

90-100 градусов по цельсию

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии (термодинамический баланс). Когда лед начнет плавиться и железный брусок начнет охлаждаться, тепло будет переходить от бруска к воде (льду) до тех пор, пока оба объекта не достигнут одной и той же температуры. Это и будет искомой окончательной температурой.

Для начала, найдем количество тепла, которое потеряет железный брусок, когда охлаждается с 200°C до конечной температуры (пусть это будет T°C). Мы будем использовать уравнение теплопередачи:

Q1 = m * c * ΔT,

где: Q1 - потеря тепла железным бруском, m - масса железного бруска, c - удельная теплоемкость железа, ΔT - изменение температуры (200°C - T°C).

Удельная теплоемкость железа (c) примерно равна 450 Дж/(кг·°C).

Q1 = 2 кг * 450 Дж/(кг·°C) * (200°C - T°C).

Теперь найдем количество тепла, которое поглощает лед, плавясь при температуре 0°C и достигая температуры T°C:

Q2 = m * L,

где: Q2 - поглощенное тепло льдом, m - масса плавящегося льда, L - удельная теплота плавления льда, примерно равная 333,5 кДж/кг.

Q2 = 0,5 кг * 333,5 кДж/кг.

Согласно закону сохранения энергии, тепло, потерянное железным бруском, равно теплу, поглощенному льдом:

Q1 = Q2.

Подставляем значения Q1 и Q2 и решаем уравнение относительно T:

2 кг * 450 Дж/(кг·°C) * (200°C - T°C) = 0,5 кг * 333,5 кДж/кг.

Решая это уравнение, мы найдем T°C - искомую окончательную температуру.