Сколько граммов воды с начальной температурой 100 °С нужно добавить в калориметр с льдом массой 115 г при 0 °С, чтобы

Тема: Расчет количества граммов воды для растапливания льда

Инструкция: Для решения этой задачи нам понадобится использовать закон сохранения тепла. Мы можем предположить, что тепло, выделяемое льдом при его плавлении, будет полностью поглощено водой.

Шаг 1: Рассчитаем количество выделяющегося тепла плавления для льда:
Примем массу льда равной 115 г и удельную теплоту плавления льда равной 335 * 10^3 Дж/кг. Тогда выделяющееся тепло при плавлении льда можно рассчитать следующим образом:
Q_льда = масса_льда * удельная_теплота_плавления_льда.
Q_льда = 115 г * 335 * 10^3 Дж/кг.

Шаг 2: Рассчитаем тепло, которое должна поглотить вода, чтобы нагреться до конечной температуры (35 °С):
Примем удельную теплоемкость воды равной 4200 Дж/(кг×К). Тогда тепло, которое должна поглотить вода, можно рассчитать следующим образом:
Q_воды = масса_воды * удельная_теплоемкость_воды * изменение_температуры.

Шаг 3: Рассчитаем общее количество граммов воды, которое нам потребуется:
Поскольку лед полностью растает в отсутствие потери тепла, выделенное во время плавления льда равно количеству поглощенного тепла водой.
Q_воды = Q_льда.

Мы знаем, что Q_воды = масса_воды * удельная_теплоемкость_воды * изменение_температуры и Q_льда = масса_льда * удельная_теплота_плавления_льда. Если уравнять эти два значения, мы получим уравнение для расчета массы воды:
масса_воды * удельная_теплоемкость_воды * изменение_температуры = масса_льда * удельная_теплота_плавления_льда.

Применяя это уравнение к нашей задаче и заменяя известные значения, мы можем найти массу воды, которую мы должны добавить.
масса_воды = (масса_льда * удельная_теплота_плавления_льда) / (удельная_теплоемкость_воды * изменение_температуры).

Для расчета количества граммов воды в нашей задаче, мы применим данную формулу, используя предоставленные значения.

Пример использования:
Мы должны добавить X граммов воды в калориметр с льдом, чтобы весь лед растаял и температура получившейся воды стала 35 °С.

Масса_льда = 115 г
Удельная_теплота_плавления_льда = 335 * 10^3 Дж/кг
Удельная_теплоемкость_воды = 4200 Дж/(кг×К)
Изменение_температуры = 35 °С - 0 °С

Масса_воды = (масса_льда * удельная_теплота_плавления_льда) / (удельная_теплоемкость_воды * изменение_температуры)

Подставим известные значения:
Масса_воды = (115 г * 335 * 10^3 Дж/кг) / (4200 Дж/(кг×К) * 35 °С)

Совет: При решении подобных задач, важно обратить внимание на единицы измерения и правильность их применения. Также рекомендуется разбить задачу на несколько шагов, чтобы не запутаться в расчетах.

Упражнение:
Сколько граммов воды с начальной температурой 50 °С нужно добавить в калориметр с льдом массой 200 г при -5 °С, чтобы весь лёд растаял и температура получившейся воды стала 20 °С? Учитывайте, что удельная теплота плавления льда равна 334 * 10^3 Дж/кг, а удельная теплоемкость воды составляет 4186 Дж/(кг×К). Предположим, что нет потерь тепла в окружающую среду.