ВСОШ Физика 7-11 2022. Задание 5. Задание 5.
В калориметре находится вода массой 500 г при температуре 5∘C. К ней долили ещё 200 г воды с температурой 15∘C и положили 200 г льда с температурой –50∘C. Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг.
Как в результате установления теплового равновесия изменится масса льда в калориметре?


уменьшится


увеличится


останется неизменной

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Удельная теплота плавления льда не учитывается в данной задаче, поэтому в процессе установления теплового равновесия лёд будет плавиться. Так как процесс плавления требует тепла, то вода и лед обменивают тепло до тех пор, пока весь лед не превратится в воду.

Для расчётов воспользуемся законом сохранения энергии:

м1⋅c1⋅(T1 - T) = м2⋅c2⋅(T - T2),

где m1, c1, T1 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура воды, m2, c2, T2 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура льда, T - температура итоговой смеси.

Подставляя известные значения, получим:

500 г 4200 Дж/(кг⋅∘C) (T - 5) = 200 г 2100 Дж/(кг⋅∘C) (0 - T)

Учтем, что тепло, выделяемое при плавлении льда, равно:

200 г 2100 Дж/(кг⋅∘C) 50

Решив уравнение, найдем температуру смеси после установления теплового равновесия:

T ≈ -23,3 ∘C

Таким образом, после установления теплового равновесия в калориметре останется только вода, следовательно, масса льда уменьшится до 0 г. Ответ: уменьшится.