1.197. В большом ледяном блоке с температурой 0 °C была создана полость объемом V = 1000 см³ и закрыта теплоизолирующей

Суть вопроса: Тепловые свойства вещества

Инструкция: Для решения данной задачи мы будем использовать закон сохранения энергии и уравнение состояния идеального газа.

Сначала найдем тепло, которое выделяется при охлаждении воды от 100 °C до 0 °C. Для этого воспользуемся формулой q = mcΔT, где q - тепло, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры. Значение удельной теплоемкости воды можно найти в таблицах или запомнить (c = 4.18 Дж/g·°C).

Далее найдем тепло, необходимое для плавления льда при 0 °C. Для этого воспользуемся формулой q = mL, где m - масса льда, L - удельная теплота плавления льда. Значение удельной теплоты плавления льда можно также найти в таблицах или запомнить (L = 334 Дж/г).

Получив общее количество теплоты, которое может выделиться, мы можем найти соответствующую массу воды. Разделим общее количество теплоты на удельную теплоту плавления льда, чтобы найти массу в граммах. Затем, если нужно, переведем массу воды из граммов в сантиметры кубические, зная плотность воды (1 г/см³).

Доп. материал: Для нахождения максимальной массы воды при температуре 100 °C, нам необходимо пройти следующие шаги:
1. Рассчитываем количество теплоты, выделяющейся при охлаждении воды с 100 °C до 0 °C, используя формулу q = mcΔT.
2. Рассчитываем количество теплоты, необходимое для плавления льда при 0 °C, используя формулу q = mL.
3. Суммируем оба значения теплоты.
4. Делим общую теплоту на удельную теплоту плавления льда для получения массы воды в граммах.
5. Если требуется, переводим массу воды из граммов в сантиметры кубические, используя плотность воды.

Совет: Внимательно следите за размерностями и единицами измерения при выполнении расчетов, и не забудьте использовать правильные значения удельной теплоемкости воды и удельной теплоты плавления льда.

Дополнительное задание: При температуре 50 °C в полость объемом V = 2000 см³ помещают кусок льда массой 100 г. Какая температура установится в системе после того, как лед полностью расплавится и установится тепловое равновесие? (Удельная теплоемкость льда - 2 Дж/г·°C, удельная теплоемкость воды - 4.18 Дж/г·°C, плотность воды - 1 г/см³)

Суть вопроса: Тепловое расширение вещества

Описание:
Для решения данной задачи необходимо использовать закон теплового расширения вещества. Закон гласит, что при изменении температуры тело меняет свой объем. Связь между изменением объема и изменением температуры можно выразить следующей формулой:

ΔV = V₀ * α * ΔT,

где ΔV - изменение объема, V₀ - начальный объем, α - коэффициент линейного расширения вещества и ΔT - изменение температуры.

Для воды его значение составляет α = 2,1 * 10^(-4) К^(-1).

В данной задаче начальный объем V равен 1000 см³, а изменение температуры ΔT равно 100 °C (температура воды изменяется с 0 °C до 100 °C).

Теперь, подставив известные значения в формулу, мы можем найти изменение объема ΔV:

ΔV = 1000 см³ * 2,1 * 10^(-4) К^(-1) * 100 °C = 21 см³.

Таким образом, максимальная масса воды, которая может быть помещена в полость, будет равна массе воды, объем которой равен изменению объема:

m = ρ * ΔV,

где ρ - плотность воды. Плотность воды приблизительно равна 1 г/см³.

Подставим значения:

m = 1 г/см³ * 21 см³ = 21 г.

Таким образом, максимальная масса воды, которую можно поместить в полость объемом 1000 см³ при температуре 100 °C, составляет 21 г.

Совет:
Для лучшего понимания теплового расширения вещества рекомендуется проводить практические эксперименты, например, измерять изменение объема воды при нагревании или охлаждении.

Проверочное упражнение:
Как изменится объем жидкости при изменении температуры на 50 °C, если начальный объем равен 500 см³, а коэффициент линейного расширения равен 1,5 * 10^(-4) К^(-1)?