В термосе находится 400 мл кипятка при 100 С. В термос бросают несколько кусочков льда при 0 С и после установления теплового баланса температура воды снижается до 90 С. Термос считать полностью теплоизолированным. Как и на сколько изменилась внутренняя энергия воды? Какую массу льда бросили в термос?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии:

Qпотерянная + Qприобретенная = ΔU

где Qпотерянная - теплопотери на охлаждение воды после бросания льда,
Qприобретенная - теплоприобретение на плавление льда и нагревание полученной воды до установившейся температуры,
ΔU - изменение внутренней энергии.

Тепловая емкость воды равна 4.18 Дж/(гС), тепловая емкость льда 2.09 Дж/(гС), теплота плавления льда 333 Дж/г.

Рассчитаем тепловую емкость воды, которая равна 4.18 Дж/(гС) 400 г * 10 С = 1672 Дж.

Рассчитаем тепловую емкость льда, которая будет равна 2.09 Дж/(гС) m г * 10 С, где m - масса льда в граммах.

Примем, что после падения температуры воды до 90 градусов, вся масса льда расплавится и вся энергия, выделенная при плавлении, уйдет на нагрев получившейся воды:

333 Дж/г m г = 4.18 Дж/(гС) 400 г 10 С - 4.18 Дж/(гС) 400 г * 90 С.

Из данных уравнений найдем m - массу льда, которую бросили в термос, и ΔU - изменение внутренней энергии воды.