В мокрый снег массой 500 г,находящийся в калориметре,долили 500 г кипятка.После установления теплового равновесия температура в калориметре равна 30 градусов цельсия .Сколько воды было в снегу?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи нам необходимо воспользоваться законом сохранения энергии тепла.

Пусть теплота плавления снега равна (Q_1), теплота нагревания воды до температуры кипения равна (Q_2), теплота испарения воды равна (Q_3), а теплота охлаждения сгущенного водяного пара и образования снега равна (Q_4).

Количество теплоты, выделившееся при охлаждении сгущенного водяного пара и образовании снега равно количеству теплоты, поглощенному при плавлении снега и нагревании воды:

[Q_1 + Q_2 = Q_4]

Масса снега равна 0.5 кг, температура начального состояния снега равна 0 градусов Цельсия, а температура конечного состояния равна 30 градусов Цельсия.

Количество теплоты, необходимое для плавления снега (теплота плавления) равно

[Q_1 = m_1 \cdot L]

где (m_1 = 0.5) кг - масса снега, (L = 334 \text{ кДж/кг}) - теплота плавления снега.

Теплота нагревания воды до температуры кипения и испарения равна

[Q_2 = m_2 \cdot c \cdot \Delta T]

где (m_2) - масса воды, (с = 4.2 \text{ кДж/кг} \cdot \text{градус К}) - удельная теплоемкость воды, а (\Delta T = 30) градусов Цельсия.

Учитывая, что масса воды равна (m_1 = 0.5) кг, подставим известные значения и найдем (Q_2):

[Q_2 = 0.5 \cdot 4.2 \cdot 30 = 63 \text{ кДж}]

Количество теплоты при охлаждении сгущенного водяного пара и образования снега можно найти по формуле:

[Q_4 = m_3 \cdot c \cdot \Delta T]

где (m_3) - масса водяного пара. Подставим известные значения:

[Q_4 = 0.5 \cdot 4.2 \cdot 30 = 63 \text{ кДж}]

Теперь мы можем найти количество воды в снеге:

[m_1 = \frac{Q_4}{L} = \frac{63}{334} ≈ 0.188 \text{ кг} = 188 \text{ г}]

Таким образом, в снеге было примерно 188 г воды.