Какая будет окончательная температура в калориметре, когда в кубик льда, взятый при температуре −10 ∘C, положили воду

Суть вопроса: Теплота и ее передача

Объяснение: Чтобы решить эту задачу, нам понадобится применить законы сохранения энергии и массы. Когда лед погружается в воду, он начинает плавиться, а затем его температура выравнивается с температурой окружающей среды. Мы можем использовать формулу сохранения теплоты, чтобы найти окончательную температуру.

Сначала найдем количество теплоты, которое передается от воды к льду (q1). Это можно выразить следующей формулой:

q1 = m1 * c * ΔT1

где m1 - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT1 - изменение температуры воды.

Затем найдем количество теплоты, которое поглощается льдом (q2). Это можно выразить формулой:

q2 = m2 * L

где m2 - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.

Так как льду необходимо время, чтобы плавиться и достичь температуры воды, будем считать, что окончательная температура в калориметре будет равна температуре плавления льда (0 °C).

Используя закон сохранения энергии, можем записать уравнение:

q1 = q2

m1 * c * ΔT1 = m2 * L

Дано, что масса льда в 10 раз больше массы воды, поэтому m2 = 10m1.

Подставим это значение и упростим уравнение:

m1 * c * ΔT1 = 10m1 * L

c * ΔT1 = 10L

ΔT1 = 10L / c

Теперь, чтобы найти отношение массы воды при установившейся температуре к первоначальной массе воды, можно воспользоваться формулой:

m3 / m1 = (m1 + m2) / m1 = (m1 + 10m1) / m1 = 11

Таким образом, отношение массы воды при установившейся температуре к первоначальной массе воды равно 11.

Совет: Для лучшего понимания темы теплоты и ее передачи, рекомендуется изучить понятия удельной теплоемкости, удельной теплоты плавления и законы сохранения энергии. Также полезно понять, что тепло передается от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой.

Дополнительное упражнение: Если масса льда в 5 раз больше массы налитой воды, какое будет отношение массы воды при установившейся температуре к первоначальной массе воды?