Какую массу льда необходимо добавить в медный сосуд массой 500 г, чтобы достичь конечной температуры содержимого сосуда

Тема занятия: Тепловое равновесие и количество добавляемого льда

Инструкция: Для решения этой задачи нам потребуется использовать формулу теплового равновесия, которая гласит, что количество тепла, переданного одной системой другой системе, равно количеству тепла, принятому другой системой.

Для начала, давайте посчитаем количество теплоты, которое будет передано от воды массой 100 г и начальной температурой 40 градусов Цельсия к конечной температуре -5 градусов Цельсия. Для этого мы используем следующую формулу:

Qвода = mвода * cвода * ΔT

где Qвода - количество теплоты, mвода - масса воды, cвода - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды примерно равна 4.18 Дж/г*С. Таким образом:

Qвода = 100 г * 4.18 Дж/г*С * (40 градусов Цельсия - (-5 градусов Цельсия))
Qвода = 100 г * 4.18 Дж/г*С * 45 градусов Цельсия
Qвода = 18810 Дж

Теперь мы можем использовать это количество теплоты для вычисления массы добавляемого льда. Количество теплоты, которое принимает лёд массой mлёд при температуре -30 градусов Цельсия, равно:

Qлёд = mлёд * cлёд * ΔT

где Qлёд - количество теплоты, mлёд - масса добавляемого льда, cлёд - удельная теплоемкость льда, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость льда примерно равна 2.09 Дж/г*С. Таким образом:

18810 Дж = mлёд * 2.09 Дж/г*С * (0 градусов Цельсия - (-30 градусов Цельсия))
18810 Дж = mлёд * 2.09 Дж/г*С * 30 градусов Цельсия

Решая это уравнение, мы можем найти массу добавляемого льда mлёд:

mлёд = 18810 Дж / (2.09 Дж/г*С * 30 градусов Цельсия)
mлёд ≈ 300 г

Таким образом, для достижения конечной температуры -5 градусов Цельсия содержимого сосуда, необходимо добавить примерно 300 г льда.

Совет: Для лучшего понимания этой задачи, можно представить процесс перепада тепла и изменения температуры, используя диаграмму или схему. Это поможет визуализировать, как теплота переходит от воды к льду и как изменяется температура при этом процессе.

Практика: Студент имеет 200 г воды при температуре 25 градусов Цельсия и хочет достичь конечной температуры -10 градусов Цельсия. Какую массу льда необходимо добавить в сосуд?