Question

Какая установится температура, если лёд массой 300 грамм при температуре -5 градусов Цельсия погрузить в воду объёмом 3 литра при температуре 20 градусов Цельсия.

Answer 1

Надеюсь, что помогла=)))

Answer 2

Для решения этой задачи воспользуемся формулой теплопередачи:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Сначала найдем количество тепла, которое передастся от воды к льду при смешении:

Q_1 = m_1 * c_1 * ΔT_1,

где m_1 = 300 г - масса льда, c_1 = 2.09 Дж/(г·°C) - удельная теплоемкость льда, ΔT_1 = T_2 - T_1 = 20 °C - (-5) °C = 25 °C - изменение температуры между водой и льдом.

Q_1 = 300 г * 2.09 Дж/(г·°C) * 25 °C = 15750 Дж.

Теперь найдем количество тепла, которое поглотит вода при охлаждении:

Q_2 = m_2 * c_2 * ΔT_2,

где m_2 = 300 г - масса воды, c_2 = 4.18 Дж/(г·°C) - удельная теплоемкость воды, ΔT_2 = T_2 - T_1 = 20 °C - (-5) °C = 25 °C - изменение температуры между исходной и конечной температурами воды.

Q_2 = 300 г * 4.18 Дж/(г·°C) * 25 °C = 31350 Дж.

Теперь найдем общее количество тепла:

Q = Q_1 + Q_2 = 15750 Дж + 31350 Дж = 47100 Дж.

Так как при смешении вода и лед достигнут термодинамического равновесия, то количество тепла, переданное от воды к льду, равно количеству тепла, поглощенного водой при охлаждении.

Теперь найдем конечную температуру системы. Для этого воспользуемся формулой:

Q = m * c * ΔT,

где m = m_1 + m_2 - общая масса системы (масса льда и воды), c = 4.18 Дж/(г·°C) - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры системы.

47100 Дж = (300 г + 300 г) * 4.18 Дж/(г·°C) * ΔT.

Решим это уравнение относительно ΔT:

47100 Дж = 600 г * 4.18 Дж/(г·°C) * ΔT.

47100 Дж = 2508 Дж/°C * ΔT.

ΔT = 47100 Дж / 2508 Дж/°C ≈ 18.8 °C.

Таким образом, конечная температура системы будет примерно 18.8 °C.