Вроде бы просто, но.... Как такое решить? Про тающий лёд. Кусок льда массой 1 кг при температуре -20°С внесли в комнату, температура воздуха в которой +20°С. Размеры комнаты пусть будут 5х4х3 м (чтобы удобнее было считать). Через какое время весь лёд растает?
Для того чтобы рассчитать время, за которое лед растает, нужно учесть теплообмен между льдом и окружающим воздухом. Сначала найдем количество тепла, необходимого для нагрева 1 кг льда до температуры плавления (0°C) и его плавления:
Q = mcΔt + mL
где: m - масса льда (1 кг), c - удельная теплоемкость льда (2100 Дж/(кг*°C)), Δt - разница температур (-20°C до 0°C), L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г).
Q = 1 2100 (0 - (-20)) + 1 334 1000 = 80134 кДж
Теперь найдем количество времени, за которое весь лед растает:
Q = mqΔt
где: m - масса воздуха в комнате (5x4x3 м³), q - удельная теплоемкость воздуха (1000 Дж/(кг*°C)), Δt - разница температур (20°C - 0°C).
Посчитаем массу воздуха в комнате:
V = 5 4 3 = 60 м³ m = ρV = 1.225 кг/м³ * 60 м³ = 73.5 кг
Теперь найдем количество времени:
80134 кДж = 73.5 1000 Δt Δt = 80134 / (73.5 * 1000) = около 1.09 часов
Итак, весь лед растает примерно за 1 час и 5 минут.
Для того чтобы рассчитать время, за которое лед растает, нужно учесть теплообмен между льдом и окружающим воздухом.
Сначала найдем количество тепла, необходимого для нагрева 1 кг льда до температуры плавления (0°C) и его плавления:
Q = mcΔt + mL
где:
m - масса льда (1 кг),
c - удельная теплоемкость льда (2100 Дж/(кг*°C)),
Δt - разница температур (-20°C до 0°C),
L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г).
Q = 1 2100 (0 - (-20)) + 1 334 1000 = 80134 кДж
Теперь найдем количество времени, за которое весь лед растает:
Q = mqΔt
где:
m - масса воздуха в комнате (5x4x3 м³),
q - удельная теплоемкость воздуха (1000 Дж/(кг*°C)),
Δt - разница температур (20°C - 0°C).
Посчитаем массу воздуха в комнате:
V = 5 4 3 = 60 м³
m = ρV = 1.225 кг/м³ * 60 м³ = 73.5 кг
Теперь найдем количество времени:
80134 кДж = 73.5 1000 Δt
Δt = 80134 / (73.5 * 1000) = около 1.09 часов
Итак, весь лед растает примерно за 1 час и 5 минут.