Question

40 б Термодинамика

Удельная теплоемкость воды 4,2 кДж/кгК, а удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг. В сосуд, содержащий 3,7 л воды при 18 0С, опустили кусок мокрого снега массы 0,5 кг, температура которого 0 0С. В сосуде установилась температура 8 0С. Определите массу воды, содержавшейся в мокром снеге. Потерями теплоты и теплоемкостью сосуда можно пренебречь.

Answer 1

c1=4,2 кДж/(кг*К), λ=330000 Дж/кг, V1=3,7 л=3,7*10*-3 м³, t1= 18°С, m2=0,5 кг, t2= 0°С. t= 8°С. m-? 
Вода в сосуде отдает количество теплоты Q1=c1ρV1(t1-t).
Лед, содержащийся в мокром снеге получит количество теплоты для плавления Q2=λ(m2-m) и нагревания получившейся воды от t2= 0°С до t= 8°С Q3=c1(m2-m)(t-t2).
Вода, содержащаяся в мокром снеге получает количество теплоты для нагревания от  t2= 0°С до t= 8°С Q4=c1m(t-t2).
Уравнение теплового баланса  Q1=Q2+Q3+Q4.
c1ρV1(t1-t)=λ(m2-m)+c1(m2-m)(t-t2)+c1m(t-t2).
c1ρV1(t1-t)=λm2-λm+c1m2(t-t2)-c1m(t-t2)+c1m(t-t2).
c1ρV1(t1-t)=λm2-λm+c1m2(t-t2).
λm=λm2+c1m2(t-t2)-c1ρV1(t1-t).
m=(λm2+c1m2(t-t2)-c1ρV1(t1-t))/λ.
m=(330000*0,5+4200*0,5*8-4200*3,7*10)/330000 = (165000+16800-155400)/330000 = 0,08 кг= 80 г.