Question

В теплоизолированный сосуд поместили лед массой m = 4 кг при температуре t1=50°C и налили воды m2= 0,5 кг при температуре t2=10 °C. Найдите температуру в сосуде после установления теплового равновесия.​

Answer 1

Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии:

Qлед + Qвода = 0

где Qлед - теплота, выделяющаяся при плавлении льда, Qвода - теплота, поглощаемая водой при нагревании до температуры равновесия.

Теплота, выделяющаяся при плавлении льда, равна:

Qлед = m * L,

где L - удельная теплота плавления льда, равная 334 кДж/кг.

Теплота, поглощаемая водой при нагревании до температуры равновесия, равна:

Qвода = m2 * c * Δt,

где c - удельная теплоемкость воды, равная 4,18 кДж/(кг*°C), Δt - изменение температуры воды от t2 до температуры равновесия.

Таким образом, уравнение закона сохранения энергии принимает вид:

m * L + m2 * c * Δt = 0

Подставляя численные значения, получаем:

4 * 334 + 0,5 * 4,18 * Δt = 0

Откуда:

Δt = -334 / (0,5 * 4,18) ≈ -40

Так как Δt отрицательно, то температура в сосуде после установления теплового равновесия будет ниже температуры плавления льда, то есть около -10°C.