В калориметр с водой, температура которой 40°C, добавляют лёд температуры -10°С. После добавления 20 граммов льда и наступления теплового равновесия температура воды в калориметре опустилась до 30°C. Сколько льда той же температуры нужно ещё добавить в калориметр, чтобы температура содержимого калориметра стала равна 0°C? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/кг∙°C, удельная теплоёмкость льда 2100 Дж

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Пусть m1 - масса воды в калориметре до добавления льда, t1 - температура воды до добавления льда, m2 - масса льда, который нужно еще добавить, t2 - температура содержимого калориметра после добавления льда.

Тепло, которое отдала вода и которое поглотил лед, равны:
m1 c (t2 - t1) = m2 c t2,

где c - удельная теплоемкость вещества.

Подставляем известные значения и находим неизвестную массу льда:
m1 4200 (30 - 40) = (20 + m2) 2100 0,

42000 m1 = 2100 20,
m1 = 1 / 42 * 2 = 40 г.

Теперь мы можем найти массу льда, которую нужно добавить, чтобы температура в калориметре стала равной 0°C:
m1 (t1 - 0) = (20 + m2) 2100 10,
40 4200 10 = (20 + m2) 2100 * 10,
400 = 20 + m2,
m2 = 380 г.

Итак, чтобы температура содержимого калориметра стала равной 0°C, нужно добавить еще 380 г льда.