Сколько кубиков льда N полностью расплавятся в калориметре с массой 1 кг воды при температуре 18 градусов, если в него

Тема: Расплавление льда в калориметре

Объяснение: Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения тепла. Сначала найдем количество теплоты, которое необходимо передать каждому кубику льда для его полного расплавления. Для этого мы используем удельную теплоту плавления льда, которая равна 340 КДж/кг.

Теплота, необходимая для расплавления одного кубика льда массой 5 г, равна:
Q = масса × удельная теплота плавления
Q = 5 г × 340 КДж/кг = 1,7 КДж

Затем мы можем использовать закон сохранения тепла, чтобы найти изменение температуры воды в калориметре. Общее количество теплоты, переданное всем кубикам льда, равно количеству теплоты, которое поглотила вода.

Теплота, поглощенная водой, равна:
Q_воды = масса_воды × удельная_теплоемкость_воды × ΔT

Масса воды в калориметре составляет 1 кг, удельная теплоемкость воды составляет 4,2 кДж/кг (градус), а изменение температуры составляет T_конечная - T_начальная.

Поскольку начальная температура воды составляет 18 градусов, и мы погружаем 50 кубиков льда, каждый из которых имеет начальную температуру 0 градусов, мы можем записать уравнение:
Q_воды = Q_леда

масса_воды × удельная_теплоемкость_воды × ΔT = количество_кубиков_льда × Q_леда

1 кг × 4,2 кДж/кг (градус) × (T_конечная - 18 градусов) = 50 × 1,7 КДж

Далее, нам нужно решить это уравнение, чтобы найти конечную температуру воды.

Пример использования: Предположим, что мы хотим узнать, сколько кубиков льда N полностью расплавятся в калориметре с массой воды 1 кг при начальной температуре 18 градусов, если в него последовательно опускают 50 кубиков льда массой 5 г каждый, имеющих начальную температуру 0 градусов. Мы найдем конечную температуру воды, решив уравнение:

1 кг × 4,2 кДж/кг (градус) × (T_конечная - 18 градусов) = 50 × 1,7 КДж

Подставляем значения и решаем уравнение для T_конечная:

4,2 кДж/кг (градус) × (T_конечная - 18 градусов) = 50 × 1,7 КДж

4,2 × (T_конечная - 18) = 85

4,2T_конечная - 75,6 = 85

4,2T_конечная = 160,6

T_конечная = 160,6 / 4,2 = 38 градусов

Таким образом, конечная температура воды будет равна 38 градусам.

Совет: Чтобы лучше понять эту задачу, помните, что при расплавлении льда возникает изменение фазы, что требует постоянного количества теплоты. Помните также, что закон сохранения энергии позволяет нам сравнивать переданную энергию и изменение энергии в системе.