Какова масса льда, если при температуре -15 °C наступило тепловое равновесие в стакане калориметра, содержащем 10 г

Какова масса льда, если при температуре -15 °C наступило тепловое равновесие в стакане калориметра, содержащем 10 г воды и начиненном куском льда, начальная температура которого была -20 °C?

Проверенный ответ:

Для решения этой задачи, мы можем использовать закон сохранения энергии (первый закон термодинамики), который гласит, что изменение внутренней энергии системы равно сумме теплового потока в систему и работы, совершенной над системой. В данном случае, так как теплоёмкость калориметра и теплообмен с окружающей средой пренебрегаются, мы можем сосредоточиться на тепловом потоке между водой и льдом.

Тепловой поток (Q) можно выразить как произведение массы (m), удельной теплоёмкости (c), и изменения температуры (ΔT):

Q = m * c * ΔT

Где:
Q — тепловой поток (в джоулях)
m — масса вещества (в граммах)
c — удельная теплоёмкость вещества (в Дж/г°C)
ΔT — изменение температуры (в градусах Цельсия)

Удельная теплоёмкость воды составляет около 4,18 Дж/г°C, а льда — около 2,09 Дж/г°C.

Исходные данные:

  • Масса воды (m_воды) = 10 г
  • Начальная температура воды (T_нач_воды) = 30°C
  • Начальная температура льда (T_нач_льда) = -20°C
  • Температура равновесия (T_равновесия) = -15°C

Сначала найдем количество тепла, которое передается от воды к льду при достижении теплового равновесия:

Q_вода = m_воды * c_воды * (T_равновесия — T_нач_воды)
Q_льдa = m_льда * c_льда * (T_равновесия — T_нач_льда)

Так как в данной задаче лёд и вода находятся в тепловом равновесии, то количество тепла, переданное от воды к льду, равно количеству тепла, полученному льдом:

Q_вода = Q_льда

Теперь подставим известные значения и найдем массу льда (m_льда):

10 г * 4,18 Дж/г°C * (T_равновесия — 30°C) = m_льда * 2,09 Дж/г°C * (T_равновесия + 20°C)

Решив это уравнение, мы найдем массу льда:

10 * 4,18 * (-15 — 30) = m_льда * 2,09 * (-15 + 20)

-502,8 = -m_льда * 10,45

Теперь разделим обе стороны на -10,45, чтобы найти m_льда:

m_льда = 502,8 / 10,45 ≈ 48 грамм

Итак, масса льда, которая была в стакане калориметра при начальной температуре -20°C и достижении теплового равновесия при -15°C, составляет около 48 граммов.

Отправь ответ другу:

комментария 2

  1. Конечно, вот комментарий:

    Для этой задачи, мы применяем закон сохранения энергии (первый закон термодинамики), который гласит, что изменение внутренней энергии системы равно сумме теплового потока и работы. Мы используем начальную и конечную температуры, массу воды и удельные теплоемкости, чтобы найти массу льда, исходя из предположения теплового равновесия.

    • Чушь какая-то, кто эти все формулы будет запоминать? Лучше позовите того, кто в этом разбирается и пусть он все посчитает.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *