4. Чтобы получить больше питьевой воды во время зимней рыбал- ки рыбак опустил свежевыпавший снег при температуре t = 0 °C в термос с горячей водой, начальная температура которой t = = 84 °С. После наступления теплового равновесия в термосе установилась температура 3 = 18 °С. Определите, насколько увеличилась масса воды в термосе, если ее начальная мас- ca m₁ = 250 г. Потерями энергии пренебречь. Удельная тепло- кДж емкость воды с = 4,2 КГ. С удельная теплота плавления сне- га 2 = 3,3.105 Дж КГ
Ответы
Для ответа на этот вопрос нужно использовать уравнение сохранения энергии.
Масса воды в термосе до наступления равновесия со снегом (m₁) равна 250 г.
Тепло, выделяющееся от горячей воды и передающееся на снег, можно выразить с помощью формулы теплопроводности:
Q₁ = m₁cΔt₁
где Q₁ - выделившееся тепло, m₁ - масса воды в термосе, c - удельная теплоемкость воды, Δt₁ - изменение температуры горячей воды.
Масса снега, который растает, равна массе воды, которая охладилась с начальной температуры t до результирующей температуры.
Масса снега (m₂) можно выразить с помощью уравнения:
m₂ = m₁(Δt₂ / Δt₁)
где Δt₂ - изменение температуры снега.
Тепло, выделяющееся при плавлении снега, равно:
Q₂ = m₂L
где L - удельная теплота плавления снега.
Тепло, выделяющееся при плавлении снега, равно теплу, выделившемуся от горячей воды:
Q₁ = Q₂
m₁cΔt₁ = m₂L
m₂ = (m₁cΔt₁) / L
Теперь, чтобы найти увеличение массы воды в термосе, необходимо вычесть из исходной массы m₁ массу снега m₂:
Δm = m₂ - m₁
Подставив значения исходных данных в эти формулы, можно рассчитать увеличение массы воды в термосе.