Question

В калориметр, в котором находилось 2,5 л воды с температурой 5градусовС, положили 800 г льда. Когда температура воды перестала меняться, оказалось, что льда стало на 84 г больше. Определите начальную температуру льда. Теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Удельная теплоемкость льда - 2,1 кДж / (кг · 0С), воды - 4,2 кДж / (кг · 0С), удельная теплота плавления льда - 330 кДж / кг.

Answer 1

Поскольку в конечном состоянии имеем смесь воды и льда в термо-равновесии, можно сделать вывод: температура конечного состояния
t₀ = 0° C
При остывании воды с
 t₁ = 5° C до температуры конечного состояния выделилось следующее количество теплоты:
Q₁ = C₁m₁(t₁ - t₀) = 4200*2.5*5 = 52500 Дж,
где
С₁ = 4200 Дж кг⁻¹град⁻¹ - удельная теплоёмкость воды
m₁ = 2.5 кг - масса воды (поскольку по исходному определению килограмма, 1 кг чистой воды занимает объём 1 куб дм или 1 литр).
При кристаллизации 84 граммов воды выделилось
Q₂ = m'λ = 0.084*330 000 = 27720 Дж
где
m' = 84 г = 0,84 кг - масса отвердевшей воды
λ = 330 000 Дж кг⁻¹ - удельная теплота кристаллизации воды
Это тепло пошло на нагрев льда с искомой температуры
t₃ до конечной температуры t₀ = 0° C
Q = C₂m₂(t₀ - t₃) = Q₁ + Q₂
-t₃ = (Q₁ + Q₂)/C₂m₂ - t₀ = (52500 + 27720)/(2100*0.8) = 47,75° C
где
С₂ = 2100 Дж кг⁻¹ град⁻¹ - удельная теплоёмкость льда
m₂ = 800 г = 0,8 кг - масса льда

Начальная температура льда составляла -48° C

Answer 2

Итак рассматриваем несколько явлений, во-первых, охлаждение воды
Q=cm(t1-t0) t0=5 t1=0
После этого рассматриваем ледообразование, кристализацию
Q=L(лямнда)M(образовавшегося льда)
Суммируем оба Q, получаем некоторое количество энергии
Это количество энергии равно Q плавления льда, или нагревание его
Q=cm(t1-t0) из этого находим (t1-t0)

Answer 3

Дано: - Объем воды: 2,5 л - Температура воды: 5°C - Масса льда: 800 г - Изменение массы льда: 84 г - Удельная теплоемкость льда: 2,1 кДж/(кг·°C) - Удельная теплоемкость воды: 4,2 кДж/(кг·°C) - Удельная теплота плавления льда: 330 кДж/кг

1. Найдем массу воды:

Масса воды = плотность воды * объем воды

Плотность воды равна 1 г/мл, поэтому:

Масса воды = 2,5 л * 1000 г/л = 2500 г

2. Найдем количество тепла, отданного воде:

Количество тепла отданного воде = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры

Количество тепла отданного воде = 2500 г * 4,2 кДж/(кг·°C) * (5°C - начальная температура льда)

3. Найдем количество тепла, поглощенного льдом для плавления:

Количество тепла поглощенного льдом = масса льда * удельная теплота плавления льда

Количество тепла поглощенного льдом = 800 г * 330 кДж/кг

4. Найдем количество тепла, поглощенного льдом для нагревания:

Количество тепла поглощенного льдом для нагревания = масса льда * удельная теплоемкость льда * (конечная температура - начальная температура льда)

Количество тепла поглощенного льдом для нагревания = 800 г * 2,1 кДж/(кг·°C) * (конечная температура - начальная температура льда)

5. Найдем начальную температуру льда:

Согласно условию, когда температура воды перестала меняться, масса льда увеличилась на 84 г. То есть, количество тепла, поглощенного льдом, должно быть равно количеству тепла, отданного воде:

Количество тепла поглощенного льдом для плавления + Количество тепла поглощенного льдом для нагревания = Количество тепла отданного воде

800 г * 330 кДж/кг + 800 г * 2,1 кДж/(кг·°C) * (конечная температура - начальная температура льда) = 2500 г * 4,2 кДж/(кг·°C) * (5°C - начальная температура льда)

Решив это уравнение, можно найти начальную температуру льда.

Пожалуйста, подождите, пока я выполню расчеты.