В калориметре, в котором находится 50 г льда при температуре -10°С, добавляют 0,5 кг воды при температуре 10°С. Какая

Тема: Тепловой обмен и закон сохранения энергии

Объяснение: Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать законы сохранения энергии и материи.

Сначала найдем количество тепла, которое передается от воды к льду до достижения теплового равновесия. Для этого мы используем уравнение теплового обмена:

Q1 = m1 * c1 * ΔT1

где Q1 - количество тепла, m1 - масса воды, c1 - удельная теплоемкость воды, ΔT1 - изменение температуры воды.

После достижения теплового равновесия, тепло из воды будет переходить в лед, пока он полностью не растает.

Теперь найдем количество тепла, необходимое для плавления всего льда:

Q2 = m2 * L

где Q2 - количество тепла, m2 - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.

Также, при достижении теплового равновесия, тепловые потери калориметра могут быть пренебрежимо малыми или отсутствовать. То есть, количество переданного тепла от воды к льду (Q1) равно количеству тепла, необходимого для плавления льда (Q2).

Теперь мы можем составить уравнение, используя известные значения:

m1 * c1 * ΔT1 = m2 * L

Подставляя известные значения (m1 = 0,5 кг, c1 = 4200 Дж/кг°С, ΔT1 = 10°С, L = 334 000 Дж/кг), мы можем найти массу льда (m2) и изменение температуры в калориметре.

Пример: Пусть m2 - масса льда, указанная в условии, равна 50 г. Найдем температуру и массу льда после достижения теплового равновесия.

m1 * c1 * ΔT1 = m2 * L

0,5 кг * 4200 Дж/кг°С * ΔT1 = 0,05 кг * 334 000 Дж/кг

Важно: Всегда убедитесь в правильности полученных результатов и проверьте свои вычисления.

Упражнение: В калориметре находится 100 г воды при температуре 20°С. В него добавляют 200 г металла при температуре 80°С. Какова будет температура в калориметре после достижения теплового равновесия? Какую массу воды необходимо использовать, чтобы достичь точки кипения? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг°С, теплоемкость металла равна 500 Дж/кг°С, удельная теплота парообразования воды равна 2 260 000 Дж/кг.