Сколько кубиков льда N полностью расплавятся, когда они поочередно опускаются в калориметр с 1-килограммовым

Тема: Количество расплавленных кубиков льда в калориметре

Разъяснение: Чтобы решить эту задачу, мы должны учесть все удельные значения и процессы, которые происходят в калориметре.

Для начала, вычислим количество теплоты, которую поглощает каждый кубик льда, чтобы расплавиться. Удельная теплота плавления льда равна 340 Кдж/кг, а масса каждого кубика льда составляет 5 грамм, или 0,005 кг. Таким образом, количество теплоты, поглощаемое каждым кубиком льда для расплавления, равно 340 Кдж/кг * 0,005 кг = 1,7 Кдж.

Далее, мы должны вычислить, сколько теплоты можно передать каждому кубику льда из 1-килограммового количества воды, имеющей температуру 18 градусов. Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 кДж/кг(градус). Изначальная температура воды равна 18 градусам, а конечная температура после передачи теплоты должна быть 0 градусов. Разница в температуре равна 18 градусов. Таким образом, количество теплоты переданной каждому кубику льда равно 4,2 кДж/кг(градус) * 1 кг * 18 градусов = 75,6 Кдж.

Теперь мы можем найти количество полностью расплавленных кубиков льда, разделив общую поглощенную теплоту (75,6 Кдж) на количество теплоты, поглощаемое каждым кубиком льда (1,7 Кдж). 75,6 Кдж / 1,7 Кдж/кубик = 44,47 кубиков льда.

Таким образом, при данных условиях в калориметре полностью расплавится около 44 кубиков льда.

Совет: Для лучшего понимания таких задач, рекомендуется учиться решать примеры с использованием данной формулы, чтобы стать более знакомым с процессами и величинами, используемыми при решении подобных задач.

Ещё задача: Если начальная температура воды составляла не 18 градусов, а 25 градусов, сколько кубиков льда полностью расплавится в таком случае? (Удельная теплоемкость воды и удельная теплота плавления льда остаются неизменными).

Содержание вопроса: Расплавление льда в калориметре

Пояснение:
Чтобы решить эту задачу, мы должны учесть, что вода, опускаясь в калориметр, будет нагреваться до температуры плавления льда (0 градусов), а затем лед начнет расплавляться, пока не достигнет равновесия теплового потока.

Используя удельную теплоемкость воды, мы можем рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг воды с температуры 18 градусов до 0 градусов:

Q_1 = m * c * ΔT
где:
Q_1 - количество теплоты
m - масса воды
c - удельная теплоемкость воды
ΔT - разница в температуре

Q_1 = 1 кг * 4,2 кДж/кг(градус) * (0 градус - 18 градусов)

Полученное значение Q_1 будет равно количеству теплоты, которую необходимо передать воде, чтобы она охладилась до 0 градусов.

Теперь мы должны рассчитать количество теплоты, необходимое для расплавления льда:

Q_2 = m * L
где:
Q_2 - количество теплоты
L - удельная теплота плавления льда

Q_2 = N * 0,005 кг * 340 Кдж/кг

Общее количество теплоты, перешедшее в систему, равно сумме Q_1 и Q_2.

Чтобы найти количество кубиков льда N, которые полностью расплавятся, мы должны установить равенство:

Q_1 + Q_2 = 0

Решив это уравнение относительно N, мы получим искомое количество кубиков льда, которые полностью расплавятся в калориметре.

Дополнительный материал:
Дано:
Масса воды (m) = 1 кг
Температура воды (T_1) = 18 градусов
Температура плавления льда (T_2) = 0 градусов
Масса каждого кубика льда (m_ice) = 5 г
Удельная теплоемкость воды (c) = 4,2 кДж/кг(градус)
Удельная теплота плавления льда (L) = 340 Кдж/кг

Решение:
Q_1 = 1 кг * 4,2 кДж/кг(градус) * (0 градус - 18 градусов) = -75,6 кДж
Q_2 = N * 0,005 кг * 340 Кдж/кг
Q_2 = N * 0,0017 Кдж

Таким образом, уравнение можно записать как:

-75,6 + N * 0,0017 = 0

Решим это уравнение относительно N:
N * 0,0017 = 75,6
N = 75,6 / 0,0017
N ≈ 44
Ответ: 44 кубика льда полностью расплавятся в калориметре.

Совет:
Для понимания этого типа задачи, полезно помнить, что изменение теплоты связано с массой вещества и изменением температуры этого вещества. Учет теплоты плавления льда в такой задаче важен для полного решения.

Дополнительное задание:

В калориметр опускают 6 кубиков льда, каждый массой 12 г. Изначально калориметр содержит 1 кг воды, whose temperature is 25℃. Как будетая температура смеси после расплавления льда? Найти дополнительно удельную теплоемкость воды, если известно, что итоговое состояние системы – равновесное, тепло термического равновесия с окружающей средой – отсутствуют. Удельная теплоемкость льда считать равной удельной теплоемкости ледяной воды при 0℃. Use the values from the previous example.