Сколько льда было израсходовано, чтобы охладить 2 кг воды при 20 градусах Цельсия, находящейся в алюминиевой кастрюле

Тема: Теплопередача и удельная теплоемкость

Объяснение:

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения тепла. За время охлаждения вода от 20 градусов до 10 градусов, она отдаст тепло льду, который при этом растает. Таким образом, необходимо найти количество тепла, необходимое для охлаждения воды.

Количество тепла, выделяющегося или поглощаемого при теплопередаче, можно вычислить с использованием формулы:

Q = m * c * Δt,

где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, Δt - изменение температуры.

Для воды:
Q_воды = m_воды * c_воды * Δt_воды,

Для льда:
Q_льда = m_льда * c_льда * Δt_льда.

Так как лед плавится при 0 градусах Цельсия, изменение температуры льда составляет -10 градусов - 0 градусов, то есть Δt_льда = -10 градусов.

Подставляя значения в формулу, получаем:

Q_воды = m_воды * c_воды * Δt_воды = 2 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * (10 градусов - 20 градусов) = -84 000 Дж.

Теперь мы можем найти массу льда, используя формулу:

Q_воды = m_льда * c_льда * Δt_льда,

-84 000 Дж = m_льда * 33,5 * 10^4 Дж/(кг·°C) * (-10 градусов),

m_льда = -84 000 Дж / (33,5 * 10^4 Дж/(кг·°C) * (-10 градусов)) ≈ 0,25 кг.

Таким образом, было израсходовано примерно 0,25 кг льда, чтобы охладить 2 кг воды от 20 градусов до 10 градусов.

Совет: Чтобы более легко понять концепцию удельной теплоемкости и теплопередачи, рекомендуется изучить основные понятия термодинамики и законы сохранения энергии. Также полезно ознакомиться с таблицами удельной теплоемкости различных веществ.

Задание: Какое количество тепла нужно передать 1 кг алюминия, чтобы его температура изменилась на 50 градусов Цельсия, если удельная теплоемкость алюминия равна 880 Дж/кг·°C?