Какое количество воды образовалось в калориметре, если при погружении в него железного шара массой 265 г и температурой

Содержание: Расчет количества образовавшейся воды в калориметре

Пояснение: Для решения данной задачи нужно использовать закон сохранения энергии. При погружении железного шара массой 265 г и температурой 64 °C в снег со временем происходит теплообмен между шаром и снегом. Тепло, отдаваемое шаром, равно теплу, поглощенному снегом, а также теплу, необходимому для плавления снега и нагревания получившейся воды.

Для решения задачи нужно использовать следующие формулы:
1. Формула для расчета количества теплоты Q: Q = mcΔT, где m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.
2. Формула для расчета количества плавящейся вещества Q: Q = mL, где m - масса плавящегося вещества, L - удельная теплота плавления.

Решение задачи:
1. Рассчитаем теплоту, отданную шаром. Используем формулу Q = mcΔT:
Q(шар) = (масса_шара) * (удельная_теплоемкость_железа) * (температура_шара - температура_окружающей_среды)
= 0.265 кг * 460 Дж/кг/°C * (64 °C - 0 °C)
= 7,548 Дж

2. Рассчитаем количество плавящегося снега. Используем формулу Q = mL:
Q(снег) = (масса_снега) * (удельная_теплота_плавления_снега)
= 0.46 кг * 3.4⋅10^5 Дж/кг
= 1.564 * 10^5 Дж

3. Количество теплоты, необходимое для нагревания воды, равно разности теплот, отданных шаром и поглощенных снегом:
Q(вода) = Q(шар) - Q(снег)
= 7,548 Дж - 1.564 * 10^5 Дж
= -1.488452 * 10^5 Дж

4. Используем формулу Q = mcΔT для расчета количества образовавшейся воды:
m(вода) = Q(вода) / (удельная_теплоемкость_воды * ΔT)
= -1.488452 * 10^5 Дж / (4186 Дж/кг/°C * (0 °C - 100 °C))
≈ 35.64 г

Таким образом, количество воды, образовавшейся в калориметре, составляет около 35.64 г.

Пример: Рассчитайте количество воды, образовавшейся в калориметре, если масса железного шара составляет 265 г, его температура 64 °C, масса снега 460 г, его температура 0 °C, удельная теплота плавления снега 3,4⋅105 Дж/кг и удельная теплоемкость железа 460 Дж/кг/°C.

Совет: При решении задач по теплообмену и фазовым переходам очень полезно четко определить систему и окружающую среду, а также выбрать правильные знаки для теплоты. Формулы сохранения энергии и теплоты помогут добиться достоверных результатов.

Закрепляющее упражнение: Какое количество воды образуется, если в калориметр поместить медный шар массой 140 г и температурой 78 °C, а затем добавить 320 г льда температурой -20 °C? Удельная теплоемкость меди равна 385 Дж/кг/°C, а удельная теплота плавления льда составляет 3,33⋅10^5 Дж/кг.