Какая начальная масса льда m, если в воду с температурой t0 был брошен кусочек льда с температурой 0 градусов Цельсия

Предмет вопроса: Установление теплового равновесия при смешении воды и льда

Инструкция: При смешении воды с льдом происходит переход теплоты от одного материала к другому в результате установления теплового равновесия. Чтобы решить данную задачу, необходимо использовать закон сохранения энергии.

Когда кусочек льда с температурой 0 градусов Цельсия бросают в воду с температурой t0, часть теплоты от воды передается льду, вызывая его плавление. После установления теплового равновесия, все переданная теплота должна быть полностью поглощена четвертью льда, что не расплавляется.

Для решения задачи можно использовать следующее уравнение:

m * c * (t0 - 0) = (1/4) * m * L,

где m - масса льда, c - удельная теплоемкость воды и льда, t0 - начальная температура воды, L - удельная теплота плавления льда.

Пример:

Какая начальная масса льда m, если масса воды m = 100 г, удельная теплоемкость c = 4.18 Дж/(г·°C), температура воды t0 = 20 °C, и удельная теплота плавления L = 334 Дж/г?

Решение:

m * c * (t0 - 0) = (1/4) * m * L

100 г * 4.18 Дж/(г·°C) * (20 °C - 0) = (1/4) * m * 334 Дж/г

8360 Дж = 83.5 * m

m = 8360 Дж / 83.5

m = 100 г

Совет: Для лучшего понимания задачи, рекомендуется быть внимательным к единицам измерения и правильно применять формулу. Помните, что удельная теплоемкость и удельная теплота плавления разных веществ могут быть разными.

Проверочное упражнение:

Кусочек льда массой 50 г помещается в стакан с водой массой 200 г и температурой 25 °C. Какая часть льда растает после установления теплового равновесия? (Удельная теплоемкость воды c = 4.18 Дж/(г·°C), удельная теплота плавления L = 334 Дж/г)