Question

В неидеальный калориметр помещают воду и лёд в равных по массе пропорциях при температуре 0°C. Затем калориметр накрывают, чтобы исключить испарение, и помещают его в тёплую комнату, температура воздуха в которой 25 °C. Известно, что таяние льда полностью завершилось через 3 ч 20 мин после помещения калориметра в тёплую комнату. Можно считать, что количество теплоты, отдаваемое в единицу времени в окружающую среду, пропорционально начальной разности температур, если температура содержимого калориметра мало изменяется. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг⋅°C), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг. 13. За какое время сразу после таяния льда температура в калориметре поднимется на 1 °C? Ответ приведите в минутах, округлив до десятых долей. 14. Сколько времени займёт нагревание содержимого калориметра от 23 °C до 24 °C? Ответ приведите в минутах, округлив до десятых долей.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

13)5,1 мин. но не уверен

14)63,6 мин.

Answer 2

Ответ:

в первом 5,1

во втором 63,3

Answer 3

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии. Мы можем выразить количество теплоты, которое переходит из воды и льда в окружающую среду, как разность между начальной и конечной энергией в калориметре.

1. Рассмотрим первую часть задачи: поднятие температуры на 1°C после таяния льда.

Сначала определим массу воды и льда в калориметре. По условию, они находились в равных по массе пропорциях, так что общая масса = масса воды + масса льда.

Общая масса = 1 (вода) + 1 (льдина) = 2 кг.

Удельная теплоемкость воды = 4200 Дж/(кг·°C). Удельная теплота плавления льда = 330 кДж/кг = 330000 Дж/кг.

Сначала лед должен таять, а затем вода должна нагреваться на 1°C. Поскольку вся энергия идет из льда, мы можем записать:

Энергия, перешедшая из льда в воду = масса льда * удельная теплота плавления льда + масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры.

Давайте найдем изменение температуры воды:

Изначально вода и лед находились при 0°C, и после таяния льда они оба будут при 0°C. Затем вода должна нагреться до 1°C, что означает изменение температуры ΔT = 1°C.

Теперь мы можем вычислить количество теплоты:

Q = 1 кг * 330000 Дж/кг + 1 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 1°C = 330000 Дж + 4200 Дж = 334200 Дж.

Теперь давайте найдем скорость, с которой теплота переходит в окружающую среду. Мы знаем, что таяние льда полностью завершилось через 3 часа и 20 минут, что составляет 200 минут.

Скорость потери теплоты:

Q/t = 334200 Дж / 200 мин = 1671 Дж/мин.

Ответ на первую часть задачи: Температура поднимется на 1°C в калориметре за 200 минут или 3 часа и 20 минут.

2. Для второй части задачи, нагревание содержимого калориметра от 23°C до 24°C, мы можем использовать такую же логику.

Начальная температура = 23°C. Конечная температура = 24°C. Изменение температуры ΔT = 1°C.

Теперь мы можем использовать удельную теплоемкость воды и массу воды в калориметре, чтобы найти количество теплоты:

Q = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры.

Q = 1 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 1°C = 4200 Дж.

Теперь давайте найдем скорость потери теплоты:

Q/t = 4200 Дж / t.

Теперь мы можем использовать скорость потери теплоты, которую мы вычислили ранее (1671 Дж/мин), чтобы найти время:

4200 Дж / t = 1671 Дж/мин.

Теперь решим уравнение для t:

t = 4200 Дж / (1671 Дж/мин) ≈ 2.51 минут.

Ответ на вторую часть задачи: Нагревание содержимого калориметра от 23°C до 24°C займет примерно 2.51 минуту, округленную до десятых долей.