Question

Чтобы получить больше питьевой воды во время зимней рыбал- ки рыбак опустил свежевыпавший снег при температуре t = 0 °C в термос с горячей водой, начальная температура которой t2 = = 84 °С. После наступления теплового равновесия в термосе установилась температура 3 = 18 °C. Определите, насколько увеличилась масса воды в термосе, если ее начальная мас- са м, = 250 г. Потерями энергии пренебречь. Удельная тепло- кДж КГ. °С, Удельная теплота плавления сне- °C' емкость воды с = 4,2 га 2 = 3,3 . 105 Дж КГ

Answer 1

Ответ:

Для решения этой задачи необходимо использовать принцип сохранения энергии.

Сначала определим количество тепла, которое передается от горячей воды к снегу:

Q1 = mcΔt1

где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Δt1 - изменение температуры воды.

Q1 = 250 г * 4,2 Дж/(г*°C) * (0 °C - 84 °C)

Q1 = -84 000 Дж

Затем определим количество тепла, необходимое для плавления снега:

Q2 = mL

где m - масса снега, L - удельная теплота плавления снега.

Поскольку снег плавится, его температура остается постоянной, поэтому изменение температуры Δt2 = 0.

Q2 = m * 3,3 * 10^5 Дж/кг

Для достижения теплового равновесия необходимо, чтобы количество тепла, переданное от горячей воды поступившей в лед, равнялось количеству тепла, поглощенному для плавления снега:

Q1 = Q2

-84 000 Дж = m * 3,3 * 10^5 Дж/кг

m = -84 000 Дж / (3,3 * 10^5 Дж/кг)

m ≈ -0,254 кг

Масса воды уменьшилась на 0,254 кг.

Однако, если задача заключалась в определении увеличения массы воды, то это означало, что снег все-таки не плавится, а охлаждает воду. В этом случае, m будет равна положительной величине, примерно 0,254 кг.

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение теплового баланса. Мы знаем, что тепло, выделяемое горячей водой, равно теплу, поглощаемому снегом и холодной водой.

Сначала найдем количество тепла, которое выделила горячая вода: Q1 = c * m * (t2 - t3), где c - удельная теплоемкость воды, m - масса воды, t2 - начальная температура воды, t3 - конечная температура воды.

Q1 = 4,2 * 250 * (84 - 18) = 63000 Дж.

Тепло, поглощаемое снегом и холодной водой: Q2 = L * m, где L - удельная теплота плавления снега, m - изменение массы снега.

Тепло, выделившееся из горячей воды, равно теплу, поглощенному снегом и холодной водой: Q1 = Q2, 63000 = 3,3 * 10^5 * m, m = 0,19 кг.

Таким образом, масса воды в термосе увеличилась на 0,19 кг.