Question

В смесь, состоящую из 20 л воды и 10 кг льда при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении, вылили расплавленный свинец при температуре плавления. Спустя некоторое время в смеси установилась температура, равная 100 °С. При этом 200 г воды обра¬тилось в пар. Какое количество расплавленного свинца было влито в смесь?

Answer 1

Ответ:  Ответ на изображении

Объяснение:

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать законы сохранения массы и теплоты.

1. Сначала рассмотрим процесс, в ходе которого лед и свинец достигают теплового равновесия при 0°C. Для этого нам понадобится тепло, чтобы нагреть лед с его начальной температурой 0°C до температуры плавления, а затем плавить лед и нагревать получившуюся воду до 0°C:

   Q1 = (масса льда * удельная теплоемкость льда * ΔT) + (масса льда * удельная теплота плавления льда)

   Где:

   • масса льда = 10 кг
   • удельная теплоемкость льда ≈ 2.09 Дж/г°C (приближенное значение)
   • удельная теплота плавления льда ≈ 334 Дж/г
   • ΔT = 0°C (разница в температуре до температуры плавления)

   Q1 = (10,000 г * 2.09 Дж/г°C * 0°C) + (10,000 г * 334 Дж/г) = 3,340,000 Дж

2. Теперь рассмотрим процесс, в ходе которого происходит нагрев воды и свинца до 100°C после того, как лед полностью расплавлен. Нам нужно рассчитать количество тепла, необходимого для нагрева воды и свинца:

   Q2 = (масса воды * удельная теплоемкость воды * ΔT) + (масса свинца * удельная теплоемкость свинца * ΔT)

   Где:

   • масса воды = 20 л * 1,000 г/л = 20,000 г (1 л воды = 1,000 г)
   • удельная теплоемкость воды ≈ 4.18 Дж/г°C
   • ΔT = 100°C (разница в температуре до 100°C)
   • масса свинца - это то, что мы хотим найти.

   Q2 = (20,000 г * 4.18 Дж/г°C * 100°C) + (масса свинца * удельная теплоемкость свинца * 100°C)

Теперь мы знаем, что общее количество тепла (Q) остается постоянным, поэтому Q1 + Q2 = Q. Мы уже знаем Q1, и можем выразить Q2:

Q2 = Q - Q1 Q2 = 3,340,000 Дж - (20,000 г * 4.18 Дж/г°C * 100°C) = 3,340,000 Дж - 8,360,000 Дж = -5,020,000 Дж

Теперь мы можем найти массу свинца, используя удельную теплоемкость свинца (примем ее равной 0.13 Дж/г°C):

Q2 = (масса свинца * 0.13 Дж/г°C * 100°C)

Масса свинца = Q2 / (0.13 Дж/г°C * 100°C) = -5,020,000 Дж / 13 Дж/г = -38,615.38 г

Масса свинца округляется до 38,615 г (или примерно 38.6 кг).

Таким образом, в смесь было влито примерно 38.6 кг расплавленного свинца.