Какая будет температура, до которой нужно нагреть чашу, если ее масса составляет 130 грамм и в ней находится лед массой

Задача: Температура нагревания чаши с льдом

Решение:

Для решения задачи, нам необходимо использовать формулу теплового равновесия:

Q1 + Q2 = 0

Где Q1 - количество тепла переданное от спиртовой горелки чаше, Q2 - количество тепла переданное от льда чаше.

Тепло, переданное от спиртовой горелки чаше, можно выразить формулой:

Q1 = m * c * ΔT

где m - масса чаши, c - удельная теплоемкость материала чаши, ΔT - изменение температуры чаши.

Тепло, переданное от льда чаше, можно выразить формулой:

Q2 = m_л * L + m_л * c_л * ΔT_л

где m_л - масса льда, L - теплота плавления льда, c_л - удельная теплоемкость льда, ΔT_л - изменение температуры льда.

Известные значения:

m = 130 г,
m_л = 160 г,
Т начальная = -5 градусов Цельсия.

Удельная теплоемкость воды (материала чаши) - 4,186 Дж/(г*град),
Удельная теплоемкость льда - 2,09 Дж/(г*град),
Теплота плавления льда - 334,8 Дж/г.

Также, известно, что используется спиртовая горелка с КПД 12,5%, и будет использовано 35 мл спирта.

1) Рассчитаем количество тепла, переданного от спиртовой горелки чаше:

Q1 = m * c * ΔT
Q1 = 130 * 4,186 * ΔT

2) Рассчитаем количество тепла, переданного от льда чаше:

Q2 = m_л * L + m_л * c_л * ΔT_л
Q2 = 160 * 334,8 + 160 * 2,09 * ΔT_л

3) Подставим значения в формулу теплового равновесия:

Q1 + Q2 = 0
130 * 4,186 * ΔT + 160 * 334,8 + 160 * 2,09 * ΔT_л = 0

4) Теперь решим уравнение относительно ΔT и ΔT_л:

130 * 4,186 * ΔT + 160 * 334,8 + 160 * 2,09 * ΔT_л = 0

5) После решения уравнения получаем значения ΔT и ΔT_л:

ΔT = - (160 * 334,8) / (130 * 4,186 + 160 * 2,09)
ΔT_л = - (130 * 4,186 * ΔT) / (160 * 2,09)

6) Полученные значения ΔT и ΔT_л позволяют нам найти конечную температуру чаши:

Т конечная = Т начальная + ΔT

Ответ:
Температура, до которой нужно нагреть чашу, будет равна Т конечная.

Дополнительный материал:
Задача: Какая будет температура, до которой нужно нагреть чашу, если ее масса составляет 130 грамм и в ней находится лед массой 160 грамм при температуре -5 градусов Цельсия? Спиртовая горелка имеет КПД 12,5%, а для данного нагревания будет использовано 35 мл спирта.

Совет:
Для лучшего понимания задачи, обратите внимание на соответствующие формулы и правильное подставление известных значений.

Задание для закрепления:
Рассмотрим другие значения: массу чаши - 200 г, массу льда - 250 г, начальную температуру чаши -10 градусов Цельсия. Найдите итоговую температуру чаши при использовании спиртовой горелки с КПД 20% и объемом 50 мл спирта.