Question

Кусок льда массой 5 кг при температуре -30оС опустили в воду, имеющую температуру 80оС. Определить начальную массу воды в калориметре, если известно, что конечная температура смеси 55 0C. tпл=00C, l=3,4×105Дж/кг, сл=2100 Дж/кг×0С, св=4200 Дж/кг×0С.

Answer 1

Для решения данной задачи, мы можем использовать закон сохранения энергии и закон сохранения массы.

Закон сохранения энергии:

Энергия, переданная от льда к воде, равна энергии поглощенной водой:

Qледа = Qводы

где Qледа - энергия, переданная от льда (кДж), Qводы - энергия, поглощенная водой (кДж).

Энергия, переданная от льда:

Qледа = mледа * cледа * (tледа - tпл)

где mледа - масса льда (кг), cледа - удельная теплоемкость льда (Дж/кг * °C), tледа - начальная температура льда (°C), tпл - температура плавления льда (°C).

Энергия, поглощенная водой:

Qводы = мводы * cводы * (tкон - tпл)

где мводы - масса воды в калориметре (кг), cводы - удельная теплоемкость воды (Дж/кг * °C), tкон - конечная температура смеси (°C).

Закон сохранения массы:

Масса льда и масса воды должны быть равны суммарной массе воды после смешивания:

мводы + мледа = мводы_после_смешивания

Решение:

Мы можем найти массу воды в калориметре, используя эти уравнения.

1. Подставим известные значения:

mледа = 5 кг tледа = -30°C tпл = 0°C tкон = 55°C cледа = 3,4 × 105 Дж/кг * °C cводы = 4200 Дж/кг * °C

2. Найдем Qледа:

Qледа = mледа * cледа * (tледа - tпл) Qледа = 5 кг * 3,4 × 105 Дж/кг * °C * (-30°C - 0°C) Qледа = -51 × 105 кДж

3. Найдем Qводы:

Qводы = мводы * cводы * (tкон - tпл)

4. Подставим Qледа = Qводы:

-51 × 105 кДж = мводы * 4200 Дж/кг * °C * (55°C - 0°C)

5. Найдем мводы:

мводы = (-51 × 105 кДж) / (4200 Дж/кг * °C * (55°C - 0°C))

Вычислив данное выражение, мы найдем начальную массу воды в калориметре.

Пожалуйста, используйте калькулятор или программу для вычисления данного выражения, так как оно включает значения с разными единицами измерения.