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 t2 = = 84 °С. После наступления теплового равновесия в термосе установилась температура 3 = 18 °C. Определите, насколько увеличилась масса воды в термосе, если ее начальная мас- са м, = 250 г. Потерями энергии пренебречь. Удельная тепло- кДж КГ. °С, Удельная теплота плавления сне- °C' емкость воды с = 4,2 га 2 = 3,3 . 105 Дж КГ
Ответы
Ответ:
Для решения этой задачи необходимо использовать принцип сохранения энергии.
Сначала определим количество тепла, которое передается от горячей воды к снегу:
Q1 = mcΔt1
где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Δt1 - изменение температуры воды.
Q1 = 250 г * 4,2 Дж/(г*°C) * (0 °C - 84 °C)
Q1 = -84 000 Дж
Затем определим количество тепла, необходимое для плавления снега:
Q2 = mL
где m - масса снега, L - удельная теплота плавления снега.
Поскольку снег плавится, его температура остается постоянной, поэтому изменение температуры Δt2 = 0.
Q2 = m * 3,3 * 10^5 Дж/кг
Для достижения теплового равновесия необходимо, чтобы количество тепла, переданное от горячей воды поступившей в лед, равнялось количеству тепла, поглощенному для плавления снега:
Q1 = Q2
-84 000 Дж = m * 3,3 * 10^5 Дж/кг
m = -84 000 Дж / (3,3 * 10^5 Дж/кг)
m ≈ -0,254 кг
Масса воды уменьшилась на 0,254 кг.
Однако, если задача заключалась в определении увеличения массы воды, то это означало, что снег все-таки не плавится, а охлаждает воду. В этом случае, m будет равна положительной величине, примерно 0,254 кг.