Какой объем льда при температуре –10 °С необходимо добавить в калориметр, содержащий 100 г воды при температуре

Предмет вопроса: Равновесие теплопередачи

Описание: Для решения этой задачи, нам необходимо использовать уравнение теплового равновесия. Уравнение теплового равновесия гласит:

Qприход = Qуход

Где Q - количество тепла, переносимое между телами. В нашем случае, у нас есть два тела: лед при температуре -10°C и вода при температуре 0°C.

Тепло, полученное льдом, равно теплу, переданному воде для достижения равновесия.

Мы можем использовать следующее уравнение для расчета количества тепла, передаваемого:

Q = m * c * ΔT

Где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

В нашем случае, вода имеет массу 100 г, удельную теплоемкость воды составляет 4.18 J/(g°C), и мы хотим достичь равновесия при температуре 0°C. Лед имеет начальную температуру -10°C и его удельная теплоемкость тоже составляет 4.18 J/(g°C).

Используя указанные значения, мы можем рассчитать количество тепла переданного:

Qвода = mводы * cводы * ΔTводы = 100 г * 4.18 J/(г°C) * 0°C = 0 J

Qлед = млед * cлед * ΔTлед = млед * 4.18 J/(г°C) * (0°C - (-10°C))

Таким образом, чтобы достичь равновесия, нам необходимо добавить такой объем льда, который поглощает столько же тепла, сколько передается воде. Решение этой задачи требует технического расчета для определения объема льда, но мишлении можно использовать логику.

Advise: Для лучшего понимания задачи вам может помочь представить, что добавление льда при -10°C в воду при 0°C означает, что лед отдаст свое тепло воде, пока они не достигнут равновесия.

Закрепляющее упражнение: Каждый ледяной кубик имеет массу 20 г и начальную температуру -5°C. Какое количество тепла нужно ученику предоставить, чтобы нагреть 5 ледяных кубиков до 10°C? (Удельная теплоемкость льда составляет 2.09 J/(г°C))