Какова была исходная температура горячей воды в термосе, если часть льда массой 420 г растаяла при переходе к тепловому

Тема занятия: Тепловой обмен и расчет начальной температуры
Разъяснение: Для решения данной задачи нам необходимо использовать закон сохранения энергии. Когда горячая вода из термоса вступает в тепловое равновесие с льдом, происходит теплообмен между двумя компонентами системы. Мы можем использовать уравнение теплового баланса, которое гласит:

масса_льда * удельная_теплота_плавления_льда + масса_воды * удельная_теплоемкость_воды * изменение_температуры = 0

Определим изменение температуры горячей воды при переходе к тепловому равновесию. Масса льда, которая растаяла, составляет 420 г. Температура льда была 0 °C, а масса горячей воды составляет 550 г

Так как тепловая емкость термоса была пренебрежимо малой, то изменение температуры в термосе будет равно изменению температуры горячей воды. Мы знаем начальную температуру льда 0 °C и его удельную теплоту плавления. Подставив все значения и решив уравнение, мы сможем определить начальную температуру горячей воды в термосе.

Пример:
Задача: Какова была исходная температура горячей воды в термосе, если часть льда массой 420 г растаяла при переходе к тепловому равновесию? Начальная температура льда была 0 °C и масса горячей воды составляла 550 г. Предположим, что тепловая емкость термоса можно пренебречь.
Решение:
420 г * 333.5 Дж/г = 140070 Дж
550 г * 4.18 Дж/(г * °C) * ΔT = -140070 Дж
ΔT = -140070 Дж / (550 г * 4.18 Дж/(г * °C))
ΔT ≈ -59.03 °C

Таким образом, начальная температура горячей воды в термосе была примерно равна -59.03 °C.

Совет: Чтобы решить подобные задачи, важно понимать законы сохранения энергии и уметь применять уравнения теплового баланса. Регулярная практика в решении задач поможет вам лучше понять принципы теплопроводности и теплового равновесия.

Задание для закрепления: Какую начальную температуру должна иметь горячая вода массой 600 г, чтобы растаяло 350 г льда при переходе к тепловому равновесию? Удельная теплота плавления льда равна 334 Дж/г. Предположим, что тепловая емкость термоса можно пренебречь.

Тема занятия: Расчет начальной температуры горячей воды в термосе

Объяснение: Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать закон сохранения энергии. При переходе к тепловому равновесию тепло, переданное горячей воде, равно теплу, поглощенному льдом. Мы можем использовать следующую формулу:

Q(тепло воды) + Q(тепло льда) = 0

Для начала вычислим тепло, поглощенное льдом. Мы знаем, что тепловая емкость льда равна 2,09 Дж/(г*°C), и начальная температура льда была 0 °C. Таким образом, тепло, поглощенное льдом, можно вычислить по формуле:

Q(тепло льда) = масса льда * тепловая емкость льда * изменение температуры

Так как лед таял до теплового равновесия, изменение температуры льда равно его начальной температуре (0 °C). Подставляем значения:

Q(тепло льда) = 420 г * 2,09 Дж/(г*°C) * 0 °C = 0 Дж

Тепловое равновесие означает, что тепло, поглощенное льдом, равно теплу, отданному горячей водой. Таким образом, вычисляем тепло, переданное горячей воде:

Q(тепло воды) = -Q(тепло льда) = 0 Дж

Тепло, переданное горячей воде, равно 0 Дж. Так как начальная температура горячей воды не менялась, это означает, что исходная температура горячей воды в термосе также равна 0 °C.

Например: Какова была исходная температура горячей воды в термосе, если часть льда массой 420 г растаяла при переходе к тепловому равновесию? Начальная температура льда была 0 °C и масса горячей воды составляла 550 г. Предположим, что тепловая емкость термоса можно пренебречь.

Совет: В таких задачах важно использовать законы сохранения энергии, чтобы выразить тепловые балансы различных систем. Будьте внимательны при использовании соответствующих формул и учтите все известные значения, чтобы найти неизвестное.

Ещё задача: Какова исходная температура горячей воды в термосе, если масса льда составляет 250 г, начальная температура льда -10 °C, масса горячей воды - 400 г, и тепловая емкость льда составляет 2,1 Дж/(г*°C)? Предположите, что тепловая емкость термоса можно пренебречь.