Калориметр налита вода массой 333г при температуре 10градусов и положен кусок льда массой 200 г при температуре 0градусов.Определите массу воды после установления теплового равновесия

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Пусть после установления теплового равновесия температура системы (вода + лед) стала равна 0 градусов.

Для начала определим сколько теплоты передастся от воды к льду, чтобы лед превратился в воду:

Q = m c ΔT

где:
m - масса вещества,
c - удельная теплоемкость вещества,
ΔT - изменение температуры вещества.

Сначала определим сколько теплоты нужно, чтобы лед превратился в воду:

Q = m * L

где:
L - теплота плавления льда = 334 Дж/г.

Q = 200 г * 334 Дж/г = 66800 Дж.

Теперь определим, сколько теплоты отдаст вода, чтобы остыть до 0 градусов:

Q = m c ΔT = 333 г 4,186 Дж/гград * 10 град = 13902,78 Дж.

Общее количество передаваемой теплоты равно сумме двух этих значений:

66800 Дж + 13902,78 Дж = 80702,78 Дж.

Теперь можно определить, какая часть воды осталась в жидком состоянии после этого процесса. Для этого воспользуемся уравнением теплового баланса:

m1 c ΔT + m2 * L = Q

где:
m1 - масса воды после установления теплового равновесия,
m2 - масса льда (200 г),
c - удельная теплоемкость воды = 4,186 Дж/г*град,
ΔT - изменение температуры воды (10 градусов).

Подставляем известные значения и решаем уравнение:

m1 4,186 Дж/гград 10 град + 200 г 334 Дж/г = 80702,78 Дж

m1 * 41,86 Дж + 66800 Дж = 80702,78 Дж

m1 * 41,86 Дж = 13902,78 Дж

m1 = 13902,78 Дж / 41,86 Дж/г = 331,77 г

Следовательно, после установления теплового равновесия в системе осталось 331,77 г воды.