У калориметр із 5 літерами бензину за температури 10°С занурили шматок льоду масою 1 кг і температурою -10°С. Визначте кінцеву температуру суміші. Як буде змінюватися рівень бензину в калориметрі? Густина бензинує - 0.7 г/см3, густина льоду - 0.9 г/см3, питома теплоємність бензину -1400Дж/кг×К, питома теплоємність льоду - 2100 Дж/кг×К, питома теплота плавлення льоду - 330 кДж/кг.
Терміново

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для розв'язання цієї задачі використаємо закон збереження енергії. Перш за все, визначимо питому теплоту плавлення льоду Q1, яка буде виділено при плавленні 1 кг льоду:

Q1 = m Lf = 1 кг 330 кДж/кг = 330 кДж

Тепер розглянемо теплообмін між бензином і льодом:

m1 c1 (Tf - Ti) + Q1 + m2 c2 (Tf - Ti) = 0

де m1 - маса бензину, c1 - питома теплоємність бензину, m2 - маса льоду, c2 - питома теплоємність льоду, Tf - кінцева температура суміші, Ti - початкова температура (10°С), яка є початковою для обох речовин.

Підставимо відомі значення:

m1 1400 (Tf - 10) + 330 + 1 2100 (Tf - 10) = 0
1400m1 (Tf - 10) + 330 + 2100 (Tf - 10) = 0
1400m1 Tf - 1400m1 10 + 330 + 2100Tf - 21000 = 0
3500Tf + 330 - 21000 = 0
3500Tf = 20670
Tf = 5.91°С

Отже, кінцева температура суміші становитиме 5.91°С. Рівень бензину в калориметрі не зміниться, оскільки об'єм льоду зменшиться спричинено таненням, але сам бензин не входить в хімічну реакцію або тепловий обмін з льодом.