Задача по термодинамике №56

Просмотров 7 Комментарии 0

Учитель бросает в калориметр с водой массой 4 кг и температурой $∘ t1 = 0$ C кусок льда массой 0,5 кг при температуре $∘ t2 = −99$ C. Дождавшись, пока в калориметре установится тепловое равновесие, учитель измерил массу льда в калориметре. Какое значение получил учитель? Ответ дайте в граммах.

Обозначим температуру теплового равновесия за $t3$ . По уравнению теплового баланса: :

Q в = Qл

Проверим, какое количество теплоты выделяется при кристализации воды и при нагревании льда до $∘ 0$ C:

3 3 Qв = λm в = 330⋅10 Дж/ кг⋅4 кг= 1320⋅10 Дж = 1320 кД ж

Дж ∘ ∘ Qл = cm л(t1− t2)= 2100кг⋅К-⋅0,5 кг⋅(0С − (− 99С ))= 103950 Д ж =103,95 кД ж

Количество теплоты, выделившиеся при кристализации воды намного больше, чем количество теплоты для нагрева льда, следовательно, тепловое равновесие наступит при $0∘$ C, а вода выделит на нагрев льда количество теплоты численно равное значению $Q$ . В процессе этого часть воды превратится в лёд, то есть:

Qл = λm пр.в.

Qл- --103950-Дж--- mпр.в. = λ = 330⋅103 Дж/ кг = 0,315 кг= 315 г

Общая масса льда в калориметре:

m = mпр.в.+ mл = 315 г+ 500 г= 815 г