Сколько кубиков N полностью растворятся в калориметре, содержащим 1 кг воды с температурой 18 °C, после того как каждый

Содержание: Тепловой баланс в калориметре

Пояснение:
Для решения данной задачи мы будем использовать принцип сохранения энергии теплового баланса в калориметре.

Сначала посчитаем теплоту, необходимую для нагрева 1 кг воды с начальной температурой 18 °C до температуры плавления льда (0 °C). Для этого воспользуемся удельной теплоемкостью воды, которая составляет 4,2 кДж/(кг. °С). Так как разница в температуре равна 18 °C, то теплота будет равна:

Q1 = масса воды * удельная теплоемкость * разница в температуре
Q1 = 1 кг * 4,2 кДж/(кг. °С) * 18 °C
Q1 = 75,6 кДж

Далее рассмотрим процесс плавления льда. Удельная теплота плавления льда равна 340 кДж/кг. Масса каждого кубика льда составляет 5 г, поэтому теплота, необходимая для плавления одного кубика, будет:

Q2 = масса льда * удельная теплота плавления
Q2 = 5 г * 340 кДж/кг
Q2 = 1,7 кДж

Тепловое равновесие достигается, когда теплота, выделенная при плавлении, равна теплоте поглощенной водой:

Q1 = Q2

Теперь найдем количество кубиков льда, которые полностью растворятся в калориметре:

N = Q1 / Q2
N = 75,6 кДж / 1,7 кДж
N ≈ 44,5

Ответ: в калориметре полностью растворится около 44 кубиков льда.

Совет: Для более легкого понимания темы, рекомендуется изучить основные понятия теплового баланса, удельной теплоемкости и удельной теплоты плавления.

Дополнительное задание: Сколько кубиков льда будет растаяно после опускания в калориметр с 2 кг воды, начальной температурой 22 °C, 8 кубиков льда массой 10 г каждый? Удельная теплоемкость воды составляет 4, 18 кДж/(кг.°С), а удельная теплота плавления льда 334,2 кДж/кг. Какой ответ ты получишь?