1. В калориметре находится вода массой 0,4 кг при температуре, рав- ной 10 °С, и нормальном атмосферном давлении. В воду положили кусок льда...
Условие:
- В калориметре находится вода массой 0,4 кг при температуре, рав- ной 10 °С, и нормальном атмосферном давлении. В воду положили кусок льда массой 0,6 кг при температуре, равной -40 °С. Какая тем- пература установится в калориметре? Теплоёмкостью материала, из которого изготовлен калориметр, и тепловыми потерями пренебречь.
Решение:
Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Тепло, выделяемое при охлаждении льда до температуры равновесия, будет равно теплу, поглощаемому водой при нагревании до той же температуры.
Сначала найдем количество теплоты, выделяемое при охлаждении льда. Для этого воспользуемся формулой:
Q1 = m1 * L,
где Q1 - количество теплоты, m1 - масса льда, L - удельная теплота плавления льда. Удельная теплота плавления льда составляет около 334 кДж/кг.
Q1 = 0,6 кг * 334 кДж/кг = 200,4 кДж.
Затем найдем количество теплоты, поглощаемое водой при нагревании. Для этого воспользуемся формулой:
Q2 = m2 * c * ΔT,
где Q2 - количество теплоты, m2 - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 кДж/(кг * °C).
Q2 = 0,4 кг * 4,18 кДж/(кг * °C) * (T - 10 °C),
где T - искомая температура.
Так как тепло, выделяемое при охлаждении льда, равно теплу, поглощаемому водой при нагревании, мы можем записать уравнение:
Q1 = Q2.
200,4 кДж = 0,4 кг * 4,18 кДж/(кг * °C) * (T - 10 °C).
Решая это уравнение, мы найдем:
T - 10 °C = 200,4 кДж / (0,4 кг * 4,18 кДж/(кг * °C)),
T - 10 °C = 120 °C,
T = 130 °C.
Таким образом, температура, установившаяся в калориметре, будет равна 130 °C.
