Решить по действиям с объяснением Кусок льда массой m0 = 1 кг находящийся при температуре t0 = -10°C, попадает в очень большой теплоизолированный сосуд заполненный большой массой (значительно превышающий массу льда) жидкой воды, находящейся при температуре t = 0°C. Определите массу куска льда mx после достижения теплового равновесия.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0°C:
Q1 = m0 c Δt1,
где m0 - масса льда, c - удельная теплоемкость льда (2100 Дж/(кг*°C)), Δt1 - изменение температуры от -10°C до 0°C (-10 - 0 = 10°C).

Q1 = 1 2100 10 = 21000 Дж.

Теперь найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда при 0°C:
Q2 = m0 * L,
где L - удельная теплота плавления льда (334000 Дж/кг).

Q2 = 1 * 334000 = 334000 Дж.

Запишем закон сохранения энергии:
Q1 + Q2 = mx c Δt2,
где mx - масса льда после достижения теплового равновесия, Δt2 - изменение температуры от 0°C до температуры равновесия.

Рассчитаем Δt2:
Q1 + Q2 = mx 2100 Δt2,
21000 + 334000 = mx 2100 Δt2,
mx = 350000 / 2100 ≈ 166,66 кг.

Итак, после достижения теплового равновесия масса куска льда составит примерно 166,66 кг.