Question

Сколько льда, температура которого -5 °С, может расплавить стальной шар массой5 кг, охлаждаясь от 400 до О °С? Считайте, что вся энергия передается льду.

Answer 1

Q(стального шара)=cmt1-t2=460*5*400=920кДЖ

920кДж=334*m*5 отсюда m=920\334*5=примерно 0,55кг льда

Answer 2

Для решения данной задачи мы можем использовать формулу теплового баланса:

Q1 + Q2 = 0

где Q1 - теплота, переданная шару для охлаждения его от 400 до 0 °С, а Q2 - теплота, переданная шару для плавления льда.

Теплота, переданная телу при охлаждении, рассчитывается по формуле:

Q1 = m * c * ΔT

где m - масса тела (шара), c - удельная теплоемкость материала (стали), ΔT - изменение температуры.

Теплота, переданная шару для плавления льда, рассчитывается по формуле:

Q2 = m * L

где L - теплота плавления льда.

Для стали удельная теплоемкость c примерно равна 500 Дж/(кг*°С), а теплота плавления льда L равна 334 000 Дж/кг.

Подставляя значения в формулы, получаем:

Q1 = 5 кг * 500 Дж/(кг*°С) * (0 °С - 400 °С) = -1 000 000 Дж

Q2 = 5 кг * 334 000 Дж/кг = 1 670 000 Дж

Так как Q1 + Q2 = 0, значит, Q1 = -Q2. Поэтому -1 000 000 Дж = -Q2, откуда Q2 = 1 000 000 Дж.

Теплота, необходимая для плавления льда массой 1 кг, равна 334 000 Дж. Поэтому, для плавления массы льда, равной:

масса льда = Q2 / L = 1 000 000 Дж / 334 000 Дж/кг ≈ 2.99 кг

Получаем, что шар массой 5 кг может расплавить примерно 2.99 кг льда, при условии, что вся энергия передается льду.