Теплопередача и термодинамика
А) Сколько воды образовалось в калориметре, если в 178 г снега со температурой 0 °C поместили железный шар массой
А) Сколько воды образовалось в калориметре, если в 178 г снега со температурой 0 °C поместили железный шар массой 185 г с температурой 119 °C? Значения удельной теплоты плавления снега и удельной теплоемкости железа составляют соответственно 3,4×10^5 Дж/кг и 460 Дж/(кг·°C). Ответ (округлите до целого числа): г.
б) Каково количество теплоты, необходимое для превращения 7 кг льда с температурой -28 °C в воду при температуре 41 °C? Удельная теплота плавления льда составляет 3,34×10^5 Дж/кг, удельную теплоемкость воды примите равной 4186 Дж/(кг·°C). Ответ (округлите до целого числа): Дж.
б) Каково количество теплоты, необходимое для превращения 7 кг льда с температурой -28 °C в воду при температуре 41 °C? Удельная теплота плавления льда составляет 3,34×10^5 Дж/кг, удельную теплоемкость воды примите равной 4186 Дж/(кг·°C). Ответ (округлите до целого числа): Дж.
15.12.2023 16:09
Написать свой ответ:
Пояснение:
а) Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон сохранения тепла. Сначала найдем количество теплоты, переданное от железного шара к льду:
Q1 = m1 * c1 * ΔT1,
где m1 - масса железного шара, c1 - удельная теплоемкость железа, ΔT1 - изменение температуры железа.
Q1 = 185 г * 460 Дж/(кг·°C) * (0 °C - 119 °C).
Вычисляем Q1 и получаем -30 658 500 Дж.
Затем найдем количество теплоты, использованное для плавления льда:
Q2 = m2 * L,
где m2 - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.
Q2 = 178 г * 3,4×10^5 Дж/кг.
Вычисляем Q2 и получаем 60 520 000 Дж.
Общее количество теплоты в системе равно нулю, следовательно:
Q1 + Q2 + Q3 = 0,
где Q3 - количество теплоты, переданное воде.
Тогда Q3 = - Q1 - Q2 = 30 658 500 Дж - 60 520 000 Дж = -29 861 500 Дж.
Для перевода теплоты Q3 в массу воды, воспользуемся формулой:
Q3 = m3 * c3 * ΔT3,
где m3 - масса воды, c3 - удельная теплоемкость воды, ΔT3 - изменение температуры воды.
Q3 = m3 * 4186 Дж/(кг·°C) * (0 °C - 100 °C).
Вычисляем m3 и получаем около -71 г воды.
Вопрос просит округлить ответ до целого числа, значит, окончательный ответ составляет -71 г воды.
б) Для решения этой задачи снова используем закон сохранения тепла. Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0 °C:
Q1 = m1 * c1 * ΔT1,
где m1 - масса льда, c1 - удельная теплоемкость льда, ΔT1 - изменение температуры льда.
Q1 = 7 кг * 3,34×10^5 Дж/кг * (-28 °C - 0 °C).
Вычисляем Q1 и получаем -65 020 000 Дж.
Затем найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда:
Q2 = m2 * L,
где m2 - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.
Q2 = 7 кг * 3,34×10^5 Дж/кг.
Вычисляем Q2 и получаем 23 380 000 Дж.
Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды до 41 °C:
Q3 = m3 * c3 * ΔT3,
где m3 - масса воды, c3 - удельная теплоемкость воды, ΔT3 - изменение температуры воды.
Q3 = m3 * 4186 Дж/(кг·°C) * (41 °C - 0 °C).
Вычисляем Q3 и получаем 139 226 000 Дж.
Общее количество теплоты в системе равно нулю, следовательно:
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 0,
где Q4 - количество теплоты, переданное окружающей среде.
Тогда Q4 = - (Q1 + Q2 + Q3) = -( -65 020 000 Дж + 23 380 000 Дж + 139 226 000 Дж) = - 82 906 000 Дж.
Для перевода теплоты Q4 в массу воды, воспользуемся формулой:
Q4 = m4 * c4 * ΔT4,
где m4 - масса воды, c4 - удельная теплоемкость воды, ΔT4 - изменение температуры воды.
Q4 = m4 * 4186 Дж/(кг·°C) * (41 °C - 100 °C).
Вычисляем m4 и получаем около -197 г воды.
Окончательный ответ составляет -197 г воды.
Совет: Для лучшего понимания и решения подобных задач необходимо знать основные законы сохранения энергии и теплопередачи. Также полезно уметь работать с формулами и величинами удельной теплоемкости и удельной теплоты плавления разных веществ.
Ещё задача: Какое количество теплоты потребуется для нагревания 5 кг воды с температурой 20 °C до 80 °C? Удельная теплоемкость воды составляет 4186 Дж/(кг·°C). (Ответ округлите до целого числа)