Question

как решить задачу - в теплоизолированный сосуд в котором находится лед массой 3 кг при температуре -10 градусов ,налили воду массой 0,5 кг итемпературой 10 градусов. найдите массу льда после установления теплового равновесия в сосуде .теелоемкостью сосуда пренебречь

Answer 1

1)
Греем ВЕСЬ лед:
Q₁ = c₁*m₁*(0 - t₁) = 2100*3*(0 - (-10)) = 63 000 Дж

2)
Пусть растаяло X кг льда.
Количество теплоты, необходимое для этого:
Q₂ = λ*X = 330 000 * X  Дж

3)
Холодная вода остывает до нуля
Q₃ = c₃*m₃*(t₃-0) = 4200*0,5 *10 = 21 000 Дж

4) Составляем уравнение теплового баланса:
63 000 + 330 000*X = 21 000 
330 000*X = - 42 000 Дж

X ≈ - 0,130 кг  

А это означает, что лед НЕ ТАЯЛ, а это ЗАМЕРЗАЛА вода
Поэтому масса льда стала
M = 3+0,130 = 3,13 кг 

Answer 2

Дано: 
 - лёд массой 3 кг при  -10°,
 - вода массой 0,5 кг при +10°.
Табличные данные:

 удельная теплоемкость воды меняется вместе с изменением ее температуры в кДж/кг:

при температуре льда в минус десять - 2,22;
при температуре льда в ноль градусов - 2,11;
при нуле градусов в жидком состоянии - 4,218;
при температуре плюс десять градусов - 4,192;
удельная теплота плавления при температуре ноль градусов по Цельсию — 333,55.
Примем средние значения теплоёмкости:
- вода  4205 Дж/кг*градус,
- лёд    2165 Дж/кг*градус.

Вода, остывая от 10 до 0 градусов, выделит 0,5*4205*10 =  21025 Дж.
Лёд при этом нагреется на  21025/(3*2165) =  3,237105 градуса и будет иметь температуру -10 +  3,237105 = - 6,762895 градуса.
От более тёплой воды он будет отнимать тепло, превращая её в лёд.
Его образуется (6,762895*3*2165)/333550 = 0,131689 кг.

Ответ:  Итого льда 3,131689 кг и  0,368311 воды при 0 градусов.

Answer 3

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии и уравнение теплового равновесия.

Сначала определим, сколько тепла передалось от воды льду до установления теплового равновесия. Мы знаем, что это количество тепла равно разнице между начальной энергией воды и конечной энергией воды:

Q = m * c * ΔT

где: Q - количество тепла (джоулей) m - масса воды (0,5 кг) c - удельная теплоемкость воды (приближенно 4,18 Дж/град * г) ΔT - изменение температуры воды (конечная температура - начальная температура)

ΔT = 0 градусов - (-10 градусов) = 10 градусов

Теперь мы можем найти количество тепла, переданного от воды льду:

Q = 0,5 кг * 4,18 Дж/град * г * 10 градусов = 20,9 Дж

Теперь мы знаем, что это количество тепла передалось льду. Чтобы определить, сколько массы льда это позволит растаять, нам понадобится удельная теплота плавления льда (L). Удельная теплота плавления льда равна примерно 334 Дж/г.

Теперь мы можем использовать следующее уравнение:

Q = m_л * L

где: Q - количество тепла (20,9 Дж) m_л - масса льда L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г)

m_л = Q / L = 20,9 Дж / 334 Дж/г = 0,0625 кг

Таким образом, после установления теплового равновесия в сосуде масса льда составит 0,0625 кг, или 62,5 грамма.