Расчет начальной температуры льда после теплообмена
Какая была начальная температура льда, если после теплообмена уровень воды повысился на 0,5 см? Учтите, что трубки
Какая была начальная температура льда, если после теплообмена уровень воды повысился на 0,5 см? Учтите, что трубки заполнены одинаковыми теплонепроницаемыми трубками до высоты h=25 см, при этом первая трубка заполнена льдом, а вторая трубка заполнена водой при температуре 10 ∘C. Для расчета учтите удельную теплоемкость воды (св=4200дж/кг⋅∘C), удельную теплоемкость льда (cл=2100дж/кг⋅∘C), удельную теплоту плавления льда (λ=330 кдж/кг), плотность льда (ρл=900 кг/м3) и плотность воды (ρв=1000 кг/м3). Ответ представьте в градусах Цельсия, округлите до целого числа.
13.12.2023 16:05
Написать свой ответ:
Пояснение: Когда лед плавится и превращается в воду, это явление называется теплом плавления. В этой задаче мы можем использовать уравнение теплового баланса для определения начальной температуры льда.
Шаг 1: Рассмотрим количество теплоты, выделяемое на плавление льда. Формула для этого шага будет:
Q1 = mл * λ,
где Q1 - количество теплоты, mл - масса льда, а λ - удельная теплота плавления льда.
Шаг 2: Рассмотрим количество теплоты, которое передаётся от воды к льду. Формула для этого шага будет:
Q2 = mв * св * (Tв - Тл),
где Q2 - количество теплоты, mв - масса воды, св - удельная теплоемкость воды, Tв - начальная температура воды, а Тл - начальная температура льда.
Шаг 3: Рассмотрим весь теплообмен в системе. Это значит, что количество теплоты, выделяемое на плавление льда (Q1), равно количеству теплоты, переданному от воды к льду (Q2). Таким образом, мы можем записать уравнение:
Q1 = Q2.
Шаг 4: Подставим значения и найдем начальную температуру льда (Тл).
mл * λ = mв * св * (Tв - Тл).
Теперь мы можем решить это уравнение для Тл, подставив все известные значения.
Демонстрация:
Пусть масса льда (mл) равна 1 кг, начальная температура воды (Tв) равна 10 градусов Цельсия, удельная теплота плавления льда (λ) равна 330 кДж/кг, удельная теплоемкость воды (св) равна 4200 Дж/кг⋅°C.
Решаем уравнение:
1 кг * 330 кДж/кг = mв * 4200 Дж/кг⋅°C * (10°C - Тл).
Совет: Чтобы понять эту задачу лучше, рекомендуется внимательно прочитать условие несколько раз и записать известные значения перед решением уравнения.
Ещё задача: В задаче дано, что уровень воды повысился на 0,5 см, давая нам высоту h=25 см для заполненных трубок. Если изначально первая трубка заполнена льдом и вторая трубка заполнена водой, найдите начальную температуру льда в градусах Цельсия.