В калориметр, в котором находилась вода массой 2 кг при температуре 0 °C, бросили 500 г льда при температуре −66 °C. Какая масса льда в граммах окажется в калориметре после установления теплового равновесия? (Удельная теплота плавления льда — 3,3 · 105 Дж/кг.)

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для нахождения массы льда в калориметре после установления теплового равновесия, нужно найти количество теплоты, которое нужно передать льду и воде для их прогревания и плавления.

Для начала найдем количество теплоты, которое нужно передать льду, чтобы его температура поднялась до 0 °C:
Q1 = m1 c (0 - (-66)) = 0,5 кг 2100 Дж/(кг°С) * 66 °С = 69300 Дж

Затем найдем количество теплоты, которое нужно передать льду, чтобы он начал плавиться:
Q2 = m1 L = 0,5 кг 3,3 * 10^5 Дж/кг = 165000 Дж

Теперь найдем количество теплоты, которое нужно передать воде, чтобы ее температура стала равной температуре льда:
Q3 = m2 c (0 - 0) = 2 кг 4200 Дж/(кг°С) * 0 = 0 Дж

Суммируем все найденные количества теплоты:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 69300 + 165000 + 0 = 234300 Дж

Теперь найдем массу льда, которая окажется в калориметре после установления теплового равновесия:
m1 = Q2 / L = 165000 Дж / 3,3 * 10^5 Дж/кг = 0,5 кг = 500 г

Таким образом, после установления теплового равновесия в калориметре останется 500 г льда.