Какую исходную температуру имела горячая вода в термосе, если при переходе к тепловому равновесию растаяла часть льда

Тема: Теплообмен

Объяснение: Для решения этой задачи нам понадобятся несколько важных концепций теплообмена. В данной задаче мы имеем термос, в котором происходит теплообмен между горячей водой и льдом. Поскольку термос является изолированной системой, можно сказать, что тепло, передаваемое от горячей воды к льду в процессе теплообмена, полностью поглощается льдом и приводит к его плавлению.

Мы можем использовать закон сохранения теплоты для решения данной задачи. Сумма теплот, переданных от горячей воды к льду и сменившей его состояние, должна быть равна нулю, так как система достигла теплового равновесия.

Можно использовать формулу теплового равновесия:

mг * Lл = mв * cв * (Tв – Tи),

где mг - масса горячей воды, Lл - теплота плавления льда, mв - масса растаявшего льда, cв - удельная теплоемкость воды, Tв - начальная температура горячей воды, Tи - начальная температура льда.

Подставляем известные значения в формулу и находим неизвестную начальную температуру горячей воды:

420 г * 334 кДж/кг = 550 г * 4,18 кДж/(г * °C) * (Tв – 0°C).

Решаем уравнение относительно Tв и находим, что начальная температура горячей воды составляет около 31,2°C.

Пример использования: Какую исходную температуру имела горячая вода в термосе, если при переходе к тепловому равновесию растаяла часть льда массой 420 г? Масса горячей воды составляет 550 г, а начальная температура льда 0 °C.

Совет: Для понимания этой задачи важно знать свойства вещества и теплообмена. Помните, что теплообмен происходит до достижения теплового равновесия и что тепло, переданное одной среде, полностью поглощается другой средой.

Упражнение: В термосе находится 800 г горячей воды с температурой 75°C. К ней добавляют 400 г льда с температурой -10°C. Какая будет итоговая температура воды и льда, когда произойдет тепловой равновесие? (Удельная теплоемкость воды - 4,18 кДж/(г * °C), теплота плавления льда - 334 кДж/кг).