Question

Даю 25 баллов!!!В калориметре с теплоемкостью 1,67 кДж/С находится 1кг переохлажденной воды при температуре -10С, Какая температура установится в калориметре если в него влить 170г воды при температуре 120C(ответ 4С, дайте решение)

Answer 1

17.1. В закрытом медном колориметре массой m1 = 0,2 кг находится лед массой m2 = 1 кг при температуре −10 °С. В колориметр впускают пар массой m3 = 0,2 кг, имеющий температуру 110 °С. Какая температура установится в колориметре? Удельную теплоемкость паров воды в интервале от 100 до 110 °С считать равной 1,7 кДж/(кг•К). Удельная теплота парообразования воды равна 2,1 МДж/кг, удельная теплота плавления льда 0,34 МДж/кг. [37 °С]

 17.2. При соблюдении необходимых предосторожностей вода может быть переохлаждена до температуры −10 °С. Сколько льда образуется из такой воды массой 1 кг, если в нее бросить кусочек льда и этим вызвать замерзание воды? Какую температуру должна иметь переохлажденная вода, чтобы она целиком превратилась в лед? Удельная теплоемкость переохлажденной воды 4,19 кДж/(кг•К), льда 2,1 кДж/(кг•К). Удельная теплота плавления льда 0,33 МДж/кг. [0,12 кг; −160 °С]

 17.3. В колбе находилась вода при 0 °С. Выкачиванием из колбы воздуха заморозили всю воду в сосуде. Какая часть воды при этом испарилась, если колба была теплоизолирована? Удельная теплота испарения воды 2,5 МДж/кг. Удельная теплота плавления льда 0,33 МДж/кг. [11,7 %]

 17.4. В дьюаровском сосуде, содержащем жидкий азот при температуре −195 °С, за время 24 ч испаряется азот объемом 10−3м3 при температуре окружающего воздуха 20 °С. Определите удельную теплоту парообразования азота, если известно, что при температуре 0 °С в том же сосуде за время 22,5 ч тает лед массой 4•10−3 кг. Считать, что количество теплоты, подводимое ежесекундно к сосуду, пропорционально разности температур снаружи и внутри сосуда. Плотность жидкого азота 800 кг/м3, удельная теплота плавления льда 0,33 МДж/кг. [0,019 МДж/кг]

 17.5. Лед массой 1 кг при температуре 0 °С заключен в теплонепроницаемый сосуд и подвергнут давлению 6,9•107 Па. Сколько льда расплавится, если при увеличении давления на Δp = 3,8•107 Па температура плавления льда понижается на 1 °С? Понижение температуры плавления от 0 °С считать пропорциональным увеличению давления сверх атмосферного. [11,3 г]

 17.6. Некоторая установка, развивающая мощность 30 кВт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке сечением 1 см2. При установившемся режиме проточная вода нагревается на 15 °С. Определите скорость воды, предполагая, что на нагревание воды идет η = 0,3 мощности, развиваемой установкой. [1,44 м/с]

 17.7. Санки массой 5 кг скатываются с горы, которая образует с горизонтом 30°. Пройдя расстояние 50 м, санки развивают скорость 4,1 м/с. Вычислите количество теплоты, выделенное при трении полозьев о снег. [1,19 кДж]

 17.8. Свинцовая пуля, летящая со скоростью 400 м/с, попадает в стальную плиту и отскакивает от нее со скоростью 300 м/с. Какая часть пули расплавится, если ее температура в момент удара была равна 107 °С и на нагревание пули пошло η = 0,8 всей работы, совершаемой при ударе? Удельная теплоемкость и удельная теплота плавления свинца равны соответственно 126 Дж/(кг•К), 25 кДж/кг. [0,05]

Answer 2

Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Сначала найдем количество теплоты, которое необходимо отдать переохлажденной воде, чтобы ее нагреть до искомой температуры. Для этого воспользуемся формулой Q1 = m * c * ΔT,

где Q1 - количество теплоты, m - масса воды, c - теплоемкость вещества (для воды 4,186 кДж/(кг*С)), ΔT - изменение температуры.

Подставляем известные значения: m1 = 1 кг (для переохлажденной воды), c1 = 4,186 кДж/(кг*С) (для воды), T1 = -10 С (начальная температура), T2 = 4 С (искомая температура).

Тогда, Q1 = 1 * 4,186 * (4 - (-10)) = 66,976 кДж.

Теперь найдем количество теплоты, которое выделится при смешении двух вод: Q2 = m2 * c2 * ΔT,

где Q2 - количество теплоты, m2 - масса воды, c2 - теплоемкость вещества (для воды 4,186 кДж/(кг*С)), ΔT - изменение температуры.

Подставляем известные значения: m2 = 0,17 кг (для добавленной воды), c2 = 4,186 кДж/(кг*С) (для воды), T1 = 120 С (начальная температура), T2 = 4 С (искомая температура).

Тогда, Q2 = 0,17 * 4,186 * (4 - 120) = -66,3002 кДж.

Обратите внимание, что значение ΔT в данном случае отрицательное, так как температура добавленной воды выше температуры искомой температуры в калориметре.

Из закона сохранения энергии следует, что Q1 + Q2 = 0.

66,976 + (-66,3002) = 0.

Мы убедились, что это равенство выполняется, поэтому наше предположение о законе сохранения энергии верно.

Таким образом, температура, установившаяся в калориметре, будет равна 4 С.