Question

в сосуд содержащий 4,5 л воды при температуре 60 градусов цельсия , опускают 1,5 кг льда при -40 градусов цельсия. Определить температуру воды в сосуде. Потерями тепла принебречь. БУДУ ОЧЕНЬ ПРИЗНАТЕЛЬНА!!!НУЖНО В КОРОТКИЕ СРОКИ!

Answer 1

Дано

m1=1.5кг -лед

с1=2060 Дж/кг*С -по таблице

q1=335000 Дж/кг -по таблице

V2=4.5л   соответствует m2= 4.5кг           -вода

p2=1000 кг/м3

c2=4200 Дж/кг*С -по таблице

Т1=-40 С

T2=60 C

T3= 0 C

---------------------------

T- ? установившаяся температура

РЕШЕНИЕ

Q -тепло для охлаждения ГОРЯЧЕЙ воды  от Т2= 60 С до Т3=0 С

Q=c2m2(T3-T2)=4200*4.5*(0-60)= -1134000 Дж

Q1 -тепло для нагревания льда от Т1= -40 С до Т3=0 С

Q1=c1m1(T3-T1)=2060*1.5*(0-(-40))=123600 Дж

Q3 - тепло для полного плавления /таяния льда

Q3=q1m1=335000*1.5=502500 Дж

|Q| >|Q1+Q3|

ВЫВОД :

у ГОРЯЧЕЙ воды достаточно тепла , чтобы нагреть лед  до Т3=0 С ,затем 

полностью его расплавить  и нагреть ХОЛОДНУЮ воду от Т3=0 С до Т

ТОГДА

 Q2 - тепло для охлаждения ГОРЯЧЕЙ воды  от Т2= 60 С до Т

Q2=c2m2(T-T2)=4200*4.5*(T-60)

Q4 - тепло для нагревания ХОЛОДНОЙ воды  от Т3= 0 С до Т

Q4=c2m1(T-T3)=4200*1.5*(T-0)

уравнение теплового баланса

Q1+Q2+Q3+Q4=0

подставим известные значения

123600+4200*4.5*(T-60)+ 502500+4200*1.5*(T-0)=0

25200*Т -507900=0

25200*Т  = 507900

T=20.15 = 20.2 = 20 C  - ответ  на выбор

Ответ 20 С

Answer 2

Для решения данной задачи, мы можем использовать закон сохранения энергии. При смешивании воды и льда, энергия, выделяющаяся при замерзании льда, переходит в воду и повышает ее температуру.

Для начала, определим количество теплоты, выделяющейся при замерзании 1,5 кг льда при -40 градусах Цельсия. Для этого воспользуемся уравнением:

Q = m * L

где: - Q - количество теплоты, выделяющейся при замерзании льда (в Дж) - m - масса льда (в кг) - L - удельная теплота плавления льда (в Дж/кг)

Удельная теплота плавления льда составляет около 334 кДж/кг Подставляя значения в уравнение, получаем:

Q = 1.5 кг * 334 кДж/кг = 501 кДж

Теперь, найдем количество теплоты, которое поглощает вода при повышении ее температуры. Для этого воспользуемся уравнением:

Q = m * c * ΔT

где: - Q - количество теплоты, поглощаемое водой (в Дж) - m - масса воды (в кг) - c - удельная теплоемкость воды (в Дж/кг·°C) - ΔT - изменение температуры воды (в °C)

Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 кДж/кг·°C Подставляя значения в уравнение, получаем:

Q = 4.5 л * 1 кг/л * 4.18 кДж/кг·°C * ΔT

Теперь, найдем изменение температуры воды. Для этого воспользуемся уравнением:

Q = m * c * ΔT

где: - Q - количество теплоты, поглощаемое водой (в Дж) - m - масса воды (в кг) - c - удельная теплоемкость воды (в Дж/кг·°C) - ΔT - изменение температуры воды (в °C)

Подставляя значения в уравнение, получаем:

501 кДж = 4.5 кг * 4.18 кДж/кг·°C * ΔT

Решая уравнение относительно ΔT, получаем:

ΔT = 501 кДж / (4.5 кг * 4.18 кДж/кг·°C) ≈ 28.4 °C

Таким образом, температура воды в сосуде после смешивания с льдом будет примерно 28.4 градуса Цельсия.