Question

В калориметр, содержащий m1=300г воды при температуре t1=10C, погружают m2=300г льда при температуре t2=-20C. Какую температуру будет иметь содержимое калориметра после того, как установится тепловое равновесие? Что и в каком количестве будет находится при этом в калориметре? Теплоемкость калориметра пренебречь. 

Answer 1

для охлаждения до температуры замерзания у воды м1=300 г нужно забрать энергию
Q1 = m1*C*T = 0,3*4200*10 = 12600 Дж
для замерзания воды м1=300 г нужно забрать энергию
Q2 = m1*L = 0,3*335000 = 100500 Дж
для нагрева до температуры плавления м2=300 г льда нужно сообщить энергию
Q3 = m2*с*t = 0,3*2100*20 = 12600 Дж
для плавления м2=300 г льда нужно сообщить энергию
Q4 = m2*L = 0,3*335000 = 100500 Дж
так как Q1 < Q3 + Q4 - энергии остывшей воды не хватит чтобы нагреть и растопить весь лед
так как Q1+Q2 > Q3 - энергии затраченной на нагрев льда до температуры плавления воды не хватит чтобы охладить и заморозить всю воду
значит тепловое равновесие наступит при 0 С
В данном случае Q1 = Q2 - значит в состоянии теплового равновесия масса льда и масса воды останутся равны исходным значениям (300г льда и 300г воды)