Решите задачу по физике 1.Сколько льда можно растопить, если налить в сосуд со льдом воду объёмом 0,2 л с температурой 25°с? Начальная температура льда -10°с. (считать, что вода остыла до 0°с).

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение теплового баланса.

Q1 - количество тепла, необходимое для нагрева льда до 0°C:
Q1 = m1 c ΔT1,
где m1 - масса льда, c - удельная теплоёмкость льда (2.1 кДж/кг·°C), ΔT1 - изменение температуры льда.

Q2 - количество тепла, необходимое для плавления льда при температуре 0°C:
Q2 = m2 * L,
где m2 - масса льда, L - теплота плавления льда (334 кДж/кг).

Q3 - количество тепла, которое выделяется при охлаждении воды до 0°C:
Q3 = m3 c ΔT2,
где m3 - масса воды, ΔT2 - изменение температуры воды.

Также известно, что тепло, выделенное льду при плавлении, равно теплу, поглощенному водой при охлаждении.

Q1 + Q2 = Q3.

m1 c ΔT1 + m2 L = m3 c * ΔT2.

Так как мы ищем массу льда, то m2 = m1.

m1 c ΔT1 + m1 L = m3 c * ΔT2.

m1 (c ΔT1 + L) = m3 c ΔT2.

m1 = m3 c ΔT2 / (c * ΔT1 + L).

Примем, что плотность льда равна плотности воды (1 кг/л), и считаем, что объем воды равен массе воды.

Теперь подставим известные значения:

m1 = 0.2 1 (0 - (-10)) / (2.1 (0 - (-10)) + 334) = 0.2 1 10 / (2.1 10 + 334) = 2 / 37.4 ≈ 0.0534 кг.

Таким образом, можно растопить примерно 53.4 г льда.