Question

В стакан калориметра налили 150г воды.Начальная температура калориметра и воды 55 С. В эту воду опустили кусок льда,имевшего температуру 0 С. После того как наступило тепловое равновесие , температура воды в калориметре стала 5 С. Определите массу льда.Теплоемкостью калориметра пренебречь.

Answer 1

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Когда кусок льда погружается в воду, происходит теплообмен между ними. Это означает, что потерянное тепло льда равно полученному теплу воды.

Для начала, определим количество тепла, которое теряет лед. Мы знаем, что температура льда была 0 °C, а после достижения теплового равновесия она стала 5 °C. Таким образом, изменение температуры льда составляет 5 °C - 0 °C = 5 °C.

Тепловая емкость (C) льда можно определить, используя уравнение:

Q = m * C * ΔT,

где Q - количество тепла, m - масса льда, C - тепловая емкость льда, ΔT - изменение температуры.

Поскольку мы ищем массу льда, давайте обозначим ее как m_льда. Тепловая емкость льда известна и равна 2,09 Дж/(г·°C). Таким образом, уравнение примет следующий вид:

Q = m_льда * 2,09 Дж/(г·°C) * 5 °C.

Теперь давайте рассмотрим количество тепла, которое получает вода. Мы знаем, что начальная температура воды и калориметра составляет 55 °C, а после достижения теплового равновесия она стала 5 °C. Таким образом, изменение температуры воды составляет 5 °C - 55 °C = -50 °C.

Тепловая емкость (C) воды и калориметра можно определить, используя уравнение:

Q = m * C * ΔT,

где Q - количество тепла, m - масса воды, C - тепловая емкость воды и калориметра, ΔT - изменение температуры.

Поскольку мы ищем массу льда, давайте обозначим ее как m_воды. Тепловая емкость воды известна и равна 4,18 Дж/(г·°C). Таким образом, уравнение примет следующий вид:

Q = m_воды * 4,18 Дж/(г·°C) * -50 °C.

Теперь мы знаем, что потерянное тепло льда равно полученному теплу воды. То есть:

m_льда * 2,09 Дж/(г·°C) * 5 °C = m_воды * 4,18 Дж/(г·°C) * -50 °C.

Мы также знаем, что масса воды равна 150 г, поэтому у нас есть:

m_льда * 2,09 Дж/(г·°C) * 5 °C = 150 г * 4,18 Дж/(г·°C) * -50 °C.

Теперь мы можем решить это уравнение, чтобы найти массу льда:

m_льда = (150 г * 4,18 Дж/(г·°C) * -50 °C) / (2,09 Дж/(г·°C) * 5 °C).

Выполнив вычисления, получим:

m_льда = -300 г.

Масса льда равна -300 г, что является неправдоподобным результатом. Вероятно, в задаче допущена ошибка или пропущена информация, что приводит к неверному ответу.