Question

Яку максимальну кількість льду за температури 0 С можна кинути в 2 кг води за температури 60С щоб увесь лід розтанув?

Answer 1

Ответ:

Для знаходження максимальної кількості льоду, яку можна розтопити в 2 кг води за температури 60°C, ми можемо використовувати рівняння теплового балансу:

Маса води x тепло плавлення льоду = Маса льоду x тепло підняття температури води

Де:

- Маса води - 2 кг

- Тепло плавлення льоду - 334 кДж/кг (це кількість тепла, необхідна для розплавлення 1 кг льоду при 0°C)

- Тепло підняття температури води - це різниця між температурою, до якої нагріли воду (60°C), і початковою температурою води (0°C)

Давайте розрахуємо:

Тепло підняття температури води = 60°C - 0°C = 60°C

Тепло підняття температури води в Джулях: 2 кг x 60°C x 4 186 Дж/кг°C = 502 320 Дж

Тепер ми можемо знайти масу льоду, яку можна розтопити:

Маса льоду = (Тепло підняття температури води) / Тепло плавлення льоду

Маса льоду = 502 320 Дж / 334 000 Дж/кг = 1,5 кг

Отже, максимальна кількість льоду, яку можна розтопити в 2 кг води за температури 60°C, становить приблизно 1,5 кг.

Answer 2

За температури 0°C, максимальну кількість льоду, яку можна розтопити в 2 кг води за температури 60°C, можна обчислити за допомогою формули для теплового балансу. Формула для обчислення кількості тепла, необхідного для розтоплення льоду, використовується:

Q = m * L

де Q - кількість тепла (в джоулях), m - маса льоду (в кілограмах), L - теплота плавлення льоду (в джоулях на кілограм).

Теплота плавлення льоду становить 334,000 Дж/кг [[1]]. Тому, для розтоплення льоду, маса якого ми хочемо знайти, можемо використати наступну формулу:

m = Q / L

Для обчислення кількості тепла, необхідного для розтоплення льоду, ми можемо використати формулу:

Q = m * c * ΔT

де Q - кількість тепла (в джоулях), m - маса води (в кілограмах), c - специфічна теплоємність води (в джоулях на кілограм на градус Цельсія), ΔT - зміна температури (в градусах Цельсія).

Специфічна теплоємність води становить близько 4,186 Дж/(град * г) [[2]]. Зміна температури можна обчислити як різницю між початковою і кінцевою температурою:

ΔT = Tкінцева - Тпочаткова

В нашому випадку, початкова температура води становить 60°C, а кінцева - 0°C. Тому:

ΔT = 0°C - 60°C = -60°C

Тепер, ми можемо обчислити кількість тепла, необхідного для розтоплення льоду:

Q = m * c * ΔT

Підставляючи відомі значення, ми отримуємо:

Q = 2 кг * 4,186 Дж/(град * г) * -60°C

Q = -502,32 кДж

Тепер, ми можемо використати це значення для обчислення маси льоду:

m = Q / L

Підставляючи відомі значення, ми отримуємо:

m = -502,32 кДж / 334,000 Дж/кг

m ≈ -1,5 кг

Отже, максимальну кількість льоду, яку можна розтопити в 2 кг води за температури 60°C, щоб увесь лід розтанув, становить близько 1,5 кг. Зверніть увагу, що це значення від'ємне, оскільки ми використовували від'ємне значення зміни температури. Однак, фізично неможливо мати від'ємну масу льоду, тому ми можемо прийняти, що максимальна кількість льоду, яку можна розтопити в 2 кг води за температури 60°C, становить 0 кг.

Джерела:

[[1]] https://www.engineeringtoolbox.com/ice-thermal-properties-d_576.html [[2]] https://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-water-d_660.html