Question

В калориметр, содержащий 2 л воды при температуре 40 ∘ С, опустили кусок льда массой 1 кг при температуре -20 ∘ С. Определите температуру в калориметре после установления теплового равновесия. Ответ приведите в [ ∘ C] с точностью до целого. Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг ⋅ ∘ C), удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг ⋅ ∘ C), удельная теплота плавления льда 3,36 ⋅ 1 0 5 Дж/кг. Плотность воды 1000 кг/м 3 . Теплоёмкостью калориметра пренебречь.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

1)

Находим массу воды в калориметре:

m₁ = ρ₁·V₁ = 1000·2·10⁻³ = 2 кг

2)

Вода остывает:

Q₁ = c₁·m₁·(t₁ - t) = 4200·2·(40 - t) = 336 000 - 8400·t     Дж

3)

Лед нагревается до температуры плавления:

Q₂ = c₂·m₂·(t₁ - t) = 2100·1·(0 - t₂) = 42 000 Дж

4)

Лет тает:

Q₃ = λ·m₂ = 3,36·10⁵ · 1 = 336 000  Дж

5)

Вода, получившаяся изо льда, нагревается:

Q₄ = c₂·m₂·(t - 0) = 4200·1·(t - 0) = 4200·t     Дж

6)

Составляем уравнение теплового баланса:

Q₁ = Q₂ + Q₃ + Q₄

336 000 - 8400·t = 42 000 + 336 000 + 4200·t

12 600·t = 42 000

t ≈ 3°C