Question

Для того, чтобы в смеси, состоящей в начальный момент из 100 г льда, взятого при при температуре 0 о С, и 100 мл воды, равновесное состояние установилось в момент, когда весь лед растает, а вода будет иметь температуру 0о С, начальная температура воды должна быть равна

Answer 1

Дано m1=0,1 кг  t1=0C    m2=100 г    t2- ?

1) найдем сколько тепла нужно для плавления 100 г льда

Q1=л*m1=3.4*10^5*0,1=34 кДж

2) найдем массу воды которая остывая от 100С до 0С может отдать столько тепла
m=Q1/c*(t2-t1)=34000/4200*100=34/420=0,081  кг <100 г
значит воды хватит чтобы растопить лед

Q1=Q2=c*m*t

t=Q1/c*m=34 000/4200*0,1=81 C

Ответ t=81C
 

Answer 2

Расчет начальной температуры воды

Для расчета начальной температуры воды в смеси, состоящей из 100 г льда, взятого при температуре 0°C, и 100 мл воды, когда весь лед растает и вода имеет температуру 0°C, мы можем использовать закон сохранения энергии.

Закон сохранения энергии гласит, что сумма теплоты, переданной и полученной системой, равна нулю. В данном случае, теплота, переданная льду, равна теплоте, полученной водой.

Мы можем использовать следующее уравнение для расчета начальной температуры воды:

m1 * c1 * t1 + m2 * c2 * t2 = 0

где: - m1 - масса льда (100 г) - c1 - удельная теплоемкость льда - t1 - начальная температура льда (0°C) - m2 - масса воды (100 мл) - c2 - удельная теплоемкость воды - t2 - начальная температура воды (неизвестная величина)

Мы знаем, что удельная теплоемкость льда составляет около 2.09 Дж/(г°C), а удельная теплоемкость воды составляет около 4.18 Дж/(г°C).

Подставляя известные значения в уравнение, получаем:

100 г * 2.09 Дж/(г°C) * 0°C + 100 мл * 4.18 Дж/(г°C) * t2 = 0

Упрощая уравнение, получаем:

0 + 418 Дж/°C * t2 = 0

Так как произведение равно нулю, то начальная температура воды должна быть равна 0°C.

Таким образом, начальная температура воды должна быть равна 0°C, чтобы достичь равновесного состояния, когда весь лед растает и вода имеет температуру 0°C.

Источики:

- Удельная теплоемкость льда и воды.