Какая будет температура в сосуде после того, как в него будет помещено 100 г льда при температуре -30 °С? В сосуде

Температура в сосуде после добавления льда

Изначально в сосуде находится вода, температура которой нам неизвестна. По условию задачи, в сосуд помещаем 100 г льда при температуре -30 °C.

Сначала необходимо определить количество тепла, которое необходимо передать льду, чтобы растопить его до комнатной температуры 0 °C. Для этого используем формулу:

Q1 = m * λл ,

где Q1 - количество тепла, m - масса льда, λл - латентная теплота плавления льда.

Q1 = 0,1 кг * 3,4⋅10^5 Дж/кг = 34⋅10^3 Дж.

После этого лед превратится в воду при 0 °C. Теперь необходимо определить изменение температуры воды.

Q2 = m * cл * ΔT,

где Q2 - количество тепла, m - масса воды, cл - удельная теплоемкость льда, ΔT - изменение температуры.

Мы имеем следующую систему уравнений:

Q1 = Q2,

mл * cл * ΔT = mв * cв * ΔT,

где mл - масса льда, cв - удельная теплоемкость воды, mв - масса воды.

Так как мл = mв, то масса льда и воды равны. Следовательно, mл * cл * ΔT = mл * cв * ΔT.

Сокращаем mл и ΔT:

cл = cв,

По условию задачи удельная теплоемкость льда равна 2100 Дж/(кг⋅°C), а удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг⋅°C). Так как они не равны, то вода и лед имеют разные удельные теплоемкости. Следовательно, нет изменения температуры после осуществления всех переходов.

Таким образом, температура в сосуде останется -30 °C.

*Так как данная задача не связана с математикой, я не могу предоставить конкретную задачу для практики.*

Совет: Для лучшего понимания задачи рекомендуется изучить удельные теплоемкости различных веществ, а также латентную теплоту плавления. Понимание терминов и формул в области теплопередачи поможет вам решать подобные задачи более легко и точно.

Дополнительное задание: Как изменится температура в сосуде, если вместо льда мы добавим 200 г воды при температуре -20 °C? Удельная теплоемкость воды остаётся такой же (4200 Дж/(кг⋅°C)). Опишите шаги вашего решения.