Задача по физике В калориметре находится вода массой 1 кг при температуре 0°C. В воду помещают кусок льда массой 400 г при температуре -30°C. Какая температура установится в калориметре? Какой станет масса льда? Удельная теплоемкость льда 2100дж/кг°C, удельная теплота плавления льда 330 кдж/кг.
Нужно решение с дано и ходом решения с пояснениями, должно получится в ответе 0 градусов и 476г

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Дано: m1 = 1 кг (масса воды), m2 = 400 г = 0.4 кг (масса льда), T1 = 0°C (начальная температура воды), T2 = -30°C (температура льда), c_льда = 2100 Дж/(кг*°C) (удельная теплоемкость льда), L = 330 кДж/кг (удельная теплота плавления льда).

Шаг 1: Рассчитаем тепловой эффект плавления льда:

Q = m2 L
Q = 0.4 330 000 (переводим из кДж в Дж)
Q = 132 000 Дж

Шаг 2: Рассчитаем температуру равновесия T:

m1 c_воды (T - T1) + m2 c_льда (T - T2) = Q

1 4186 (T - 0) + 0.4 2100 (T + 30) = 132 000
4186T + 0.4 2100T + 0.4 2100 * 30 = 132 000
4186T + 840T + 25200 = 132 000
5026T + 25200 = 132 000
5026T = 106 800
T = 106 800 / 5026
T ≈ 21.24°C

Ответ: Температура установится примерно равной 21.24°C

Шаг 3: Рассчитаем массу льда после достижения равновесия:

m2' = m2 - m1 (T - T1) / L
m2' = 0.4 - 1 (21.24 - 0) / 330
m2' = 0.4 - 1 * 21.24 / 330
m2' = 0.4 - 0.064
m2' = 0.336 кг = 336 г

Ответ: Масса льда после достижения равновесия составит 336 г, что не является ответом. Предполагаем, что ошибка допущена при решении уравнения для Температуры равновесия T.

Шаг 4: Пересчитаем T:

5026Т + 25200 = 132000
5026Т = 106800
Т = 106800 / 5026 = 21.26°C

Шаг 5: Повторим рассчет массы льда:

m2' = m2 - m1 (T - T1) / L
m2' = 0.4 - 1 (21.26 - 0) / 0.33
m2' = 0.4 - 1 * 21.26 / 0.33
m2' = 0.4 - 0.3126 ≈ 0.088 кг = 88 г

Ответ: Температура установится равной 21.26°C, масса льда после равновесия будет примерно равна 88 г.