Физика ( Фазовые Переходы). Пишите пожалуйста полностью с Дано В калориметр, содержащий 1,5 л воды при температуре 20 °С, кладут кусок льда ...
Условие:
Физика ( Фазовые Переходы). Пишите пожалуйста полностью с Дано В калориметр, содержащий 1,5 л воды при температуре 20 °С, кладут кусок льда при температуре —10 °С. Чему равна масса льда, если после установления теплового равновесия в калориметре находится: а) только лёд; б) только вода; в) лёд и вода в тепловом равновесии?
Решение:
Дано: Объем воды (V) = 1,5 л Температура воды (T_воды) = 20 °C Температура льда (T_льда) = -10 °C
а) Чтобы определить массу льда, когда в калориметре находится только лёд, мы можем использовать уравнение теплового равновесия:
м_воды * c_воды * (T_конечная - T_начальная) = м_льда * L_льда
где: м_воды - масса воды c_воды - удельная теплоемкость воды T_конечная - конечная температура после установления теплового равновесия T_начальная - начальная температура воды м_льда - масса льда L_льда - удельная теплота плавления льда
Удельная теплоемкость воды (c_воды) примерно равна 4,18 Дж/(г*°C), а удельная теплота плавления льда (L_льда) равна 334 Дж/г.
Так как лёд и вода находятся в тепловом равновесии, то конечная температура (T_конечная) будет равна температуре плавления льда, то есть 0 °C.
Подставляя известные значения в уравнение, получаем:
1,5 * 4,18 * (0 - 20) = м_льда * 334
-30,9 = м_льда * 334
м_льда = -30,9 / 334
м_льда ≈ -0,092 г
Ответ: Масса льда, когда в калориметре находится только лёд, примерно равна -0,092 г. Однако, отрицательное значение массы льда не имеет физического смысла, поэтому можно сделать вывод, что в данном случае в калориметре не может быть только льда.
б) Чтобы определить массу льда, когда в калориметре находится только вода, мы можем использовать ту же формулу, но с другими известными значениями:
1,5 * 4,18 * (0 - 20) = м_льда * 334
-30,9 = м_льда * 334
м_льда = -30,9 / 334
м_льда ≈ -0,092 г
Ответ: Масса льда, когда в калориметре находится только вода, примерно равна -0,092 г. Опять же, отрицательное значение массы льда не имеет физического смысла, поэтому можно сделать вывод, что в данном случае в калориметре не может быть только воды.
в) Чтобы определить массу льда, когда в калориметре находится и лёд, и вода в тепловом равновесии, мы можем использовать ту же формулу, но с другими известными значениями:
1,5 * 4,18 * (0 - 20) = м_льда * 334
-30,9 = м_льда * 334
м_льда = -30,9 / 334
м_льда ≈ -0,092 г
Ответ: Масса льда, когда в калориметре находится и лёд, и вода в тепловом равновесии, примерно равна -0,092 г. Опять же, отрицательное значение массы льда не имеет физического смысла, поэтому можно сделать вывод, что в данном случае в калориметре не может быть и льда, и воды в тепловом равновесии.
