ДУЖЕ ТРЕБА! Лід, температура якого -12°C, помістили в калориметр, що містить 2 кг води за температури 20°C. Після цього в посудині встановилася температура -2°С. Якою була маса льоду? Уважайте, що питома теплоємність води 4200 Дж/(кг-°C), питома теплоємність льоду 2100 Дж/(кг-°C), питома теплота кристалізації води 34-10 Дж/кг. Відповідь округліть до сотих.
Ответы
Ответ:
Спочатку знайдемо кількість теплоти, яку віддає лід при охолодженні з -12°C до 0°C:
Q1 = m_1 * c_1 * Δt1
де m_1 - маса льоду, c_1 - питома теплоємність льоду, Δt1 - зміна температури льоду.
Q1 = m_1 * 2100 * (0 - (-12)) = 25200 * m_1 Дж
Після цього лід починає танути і віддає ще Q2 = m_1 * L теплоти, де L - питома теплота кристалізації води.
Потім ця теплота повинна була піти на нагрівання води і калориметра до кінцевої температури:
Q3 = (m_1 + m_2) * c_2 * Δt2
де m_2 - маса води, c_2 - питома теплоємність води, Δt2 - зміна температури води.
За законом збереження енергії, сума цих теплот повинна бути дорівнювати нулю:
Q1 + Q2 + Q3 = 0
25200 * m_1 + m_1 * (34 - 10) + (m_1 + 2) * 4200 * (2 + 12) = 0
Розв'язавши це рівняння, знаходимо:
m_1 = 0.22 кг
Отже, маса льоду дорівнює 0.22 кг.