Расчет тепловых процессов в калориметре
Какая будет конечная температура в калориметре после добавления льда массой 0,5 кг при температуре -10°C и воды массой
Какая будет конечная температура в калориметре после добавления льда массой 0,5 кг при температуре -10°C и воды массой 0,5 кг при температуре 10°C? Какая будет масса льда в калориметре после установления теплового равновесия? Удельная теплоемкость воды равна 420 Дж/(кг·°С), удельная теплоемкость льда равна 2100 Дж/(кг·°С), удельная теплота плавления льда равна 340 кДж/кг, а температура плавления льда равна 0°C. Предполагаем, что теплоемкость калориметра не влияет.
14.11.2023 02:37
Написать свой ответ:
Разъяснение:
Для решения данной задачи необходимо учесть все тепловые процессы, происходящие в калориметре. Первым шагом нужно найти количество теплоты, переданное льду и воде при установлении теплового равновесия.
Для расчета количества теплоты, переданного льду, используем формулу:
Q_льда = m_льда * c_льда * ΔT_льда
где Q_льда - количество теплоты, m_льда - масса льда, c_льда - удельная теплоемкость льда, ΔT_льда - изменение температуры льда.
Для расчета количества теплоты, переданного воде, используем аналогичную формулу:
Q_воды = m_воды * c_воды * ΔT_воды
где Q_воды - количество теплоты, m_воды - масса воды, c_воды - удельная теплоемкость воды, ΔT_воды - изменение температуры воды.
Установление теплового равновесия означает, что количество теплоты, переданное льду, равно количеству теплоты, переданному воде:
Q_льда = Q_воды
Также необходимо учесть, что при плавлении льда необходимо количество теплоты:
Q_плавления = m_льда * L_плавления
где Q_плавления - количество теплоты, m_льда - масса льда, L_плавления - удельная теплота плавления льда.
После нахождения всех необходимых величин можно решить задачу.
Пример:
Для нахождения конечной температуры в калориметре используем формулу для установления теплового равновесия:
Q_льда = Q_воды
m_льда * c_льда * ΔT_льда = m_воды * c_воды * ΔT_воды
В данном примере:
m_льда = 0,5 кг
c_льда = 2100 Дж/(кг·°С)
ΔT_льда = 0 °C - (-10 °C) = 10 °C
m_воды = 0,5 кг
c_воды = 420 Дж/(кг·°С)
ΔT_воды = 0 °C - 10 °C = -10 °C
Решая данное уравнение, найдем значения ΔT_п.
Совет:
При решении задач по тепловым процессам рекомендуется обратить внимание на сохранение энергии: количество теплоты, которое выделилось или поглотилось в системе, должно быть равно количеству теплоты, которое поглотилось или выделилось окружающей среде.
Дополнительное упражнение:
Найдите конечную температуру в калориметре и массу льда после установления теплового равновесия в задаче, если начальная температура льда была -10 °C и начальная температура воды была 10 °C.