ЗАДАЧА З ФІЗИКИ! ДАЮ 50 БАЛЛОВ
В калоріметрі знаходиться m_1 = 2 кг води при температурі t_1 =5° C. В нього кладуть шматок льоду масою m_2 = 5 кг при температурі t = - 40° C Яка температура встановиться в калоріметрі після встановлення теплової рівноваги? Скільки льоду залишиться в калориметрі? Теплоємністю калориметра знехтувати. Питомі теплоємності води c 1 =4200 Дж/кг*°С_2 тa льоду c 2 = 2100 Дж/кг*°С , питома теплота плавлення льоду λ=3,4*10^5 Дж/кг
Ответы
Ответ:
Объяснение:
Дано:
m₁ = 2 кг
t₁ = 5°С
m₂ = 5 кг
t₂ = - 40°С
c₁ = 4200 Дж/кг*°С
с₂ = 2100 Дж/кг*°С
λ = 3,4 * 10⁵ Дж/кг
Найти: t - ? m₃ - ?
Визначимо кількість теплоти Q₁, що виділяється водою масою m₁ при охолодженні від температури t₁ до температури плавлення льоду tп (tп = 0°С )
Q₁ = c₁ * m₁ * (t₁ - tп) = 4200 * 2 * (5 - 0) = 42000 Дж
кількість теплоти Q₂, необхідне для нагрівання льоду масою m₂ від температури t₂ до температури плавлення льоду tп
Q₂ = c₂ * m₂(tп - t₂) = 2100 * 5 * (0 + 40) = 420000 Дж
Оскільки Q₁ < Q₂, то теплоти, що виділяється при охолодженні води, не вистачить на плавлення всього льоду. Виходить, що вода охолоне до температури плавлення льоду і теплообмін припиниться. Значить, у калориметрі встановиться температура 0 °C
Кількість теплоти необхідна для замерзання m₃ кг води
Q₃ = λ * m₃, де Q₃ = Q₂ - Q₁ = 420000 - 42000 = 378000 Дж
Обчислимо скільки льоду залишиться в калориметрі
m₃ = Q₃/λ = 378000/3,4 * 10⁵ = 1,11 кг