В калориметр, содержащий 100 г воды при температуре 20 0C, бросают лёд массой 20 г при температуре −200C. Найдите установившуюся температуру в калориметре. Удельные теплоёмкости воды и льда 4200 Дж/кг⋅K и 2100 Дж/кг⋅K. Удельная теплота плавления льда 332 кДж/кг. Ответ дать в градусах Цельсия

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Пусть установившаяся температура в калориметре равна T°C. Тогда количество тепла, отданного льду для нагревания от -20°C до T°C и его плавления, равно количеству тепла, поглощенного водой для охлаждения от T°C до установившейся температуры.

Для льда:
Q = m c Δt + m * L,
где Q - количество тепла, m - масса льда, c - удельная теплоемкость льда, Δt - изменение температуры, L - удельная теплота плавления льда.

Для воды:
Q = m c Δt,
где Q - количество тепла, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Δt - изменение температуры.

Подставляем известные значения:
20 2100 (T + 20) + 20 332000 = 100 4200 * (T - 20).

Решаем уравнение:
42000 T + 840000 - 3320000 = 42000 T - 84000 4200,
840000 - 3320000 = -84000 4200,
-2480000 = -352800000,
T = 141.94°C.

Таким образом, установившаяся температура в калориметре будет около 141.94°C.