Какая масса льда растаяла в результате процесса теплообмена между водой и льдом, если массы воды и льда одинаковы

Тема урока: Теплообмен при растворении льда в воде

Разъяснение:
При теплообмене между водой и льдом происходит передача энергии от горячего объекта (воды) к холодному объекту (льду). В данном случае, вода и лед находятся в контейнере с массой 340 г каждый. Так как массы воды и льда одинаковы, то можем сказать, что их температуры также равны.

При взаимодействии воды и льда, начинается процесс растворения льда в воде. В это время, часть льда переходит в жидкую форму. Для этого необходимо поглотить определенное количество теплоты, именуемое теплотой плавления.

Теплота плавления - это количество теплоты, которое должно быть передано веществу, чтобы его температура оставалась постоянной во время смены состояния (т.е. в данном случае, при переходе льда в жидкое состояние).

Так как массы воды и льда одинаковы, то количество поглощенной теплоты при переходе льда в жидкость также будет одинаковым.

Следовательно, масса льда, которая растаяла в результате процесса теплообмена, будет равна массе воды и льда, то есть 340 г.

Демонстрация:
Какая масса льда растаяла в результате процесса теплообмена между водой и льдом, если массы воды и льда одинаковы и равны 340 г?

Совет:
Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется ознакомиться со справочной информацией о принципах теплообмена и фазовых переходах вещества (плавление).

Проверочное упражнение:
Массы воды и льда одинаковы и составляют 250 г. Какая масса льда растаяла в результате теплообмена между водой и льдом? Будем считать, что нет потерь энергии при теплообмене.

Теплообмен между водой и льдом - это процесс перехода тепла от воды к льду или наоборот, при котором происходит изменение состояния вещества. Для рассчета массы растаявшего льда, нам понадобятся значения удельной теплоты плавления льда (334 кДж/кг) и удельной теплоемкости воды (4.18 кДж/(кг*°C)).

По закону сохранения энергии, количество теплоты, полученное от воды, равно количеству теплоты, переданной льду. Можем использовать следующую формулу для решения этой задачи:

Q_вода = Q_льду

Можем записать это как:

m_воды * c_воды * ΔT_воды = m_льда * L

где m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры, L - удельная теплота плавления.

Так как массы воды и льда одинаковы, m_воды = m_льда = 340 г. Также, из условия задачи, процесс теплообмена происходит без потерь, поэтому ΔT = 0.

Подставляя значения в формулу, получаем:

340 г * 4.18 кДж/(кг*°C) * 0 = 340 г * L

Решив данное уравнение, получаем:

L = 0

Это означает, что при данном процессе теплообмена лед не растает и его масса остается неизменной.

Совет: При решении задач по теплообмену помните, что внимательно читайте условие задачи и следите за единицами измерения. Правильная интерпретация и применение соответствующих формул поможет вам получить правильный ответ.

Закрепляющее упражнение: Какая масса льда растаяла бы, если вместо воды был использован 1 кг вещества с удельной теплоемкостью 2.5 кДж/(кг*°C)?