Кусок льда, имеющий температуру 0 °C, помещен в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лед в воду температурой 20 °C, требу...
Условие:
Кусок льда, имеющий температуру 0 °C, помещен в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лед в воду температурой 20 °C, требуется количество теплоты 100 кДж. Какая температура установится внутри калориметра, если лед получит от нагревателя количество теплоты 75 кДж? Теплоемкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь. Ответ выразите в градусах Цельсия.
Решение:
Для решения этой задачи можно использовать закон сохранения энергии.
Изначально, когда лед находится в калориметре, его температура равна 0 °C. Когда лед превращается в воду температурой 20 °C, он поглощает 100 кДж теплоты.
Теперь, когда лед получает 75 кДж теплоты от нагревателя, мы можем использовать закон сохранения энергии, чтобы найти конечную температуру внутри калориметра.
Известно, что количество теплоты, полученное льдом, равно количеству теплоты, отданному нагревателем:
100 кДж = 75 кДж + Q,
где Q - количество теплоты, которое поглощает калориметр.
Теперь мы можем найти Q:
Q = 100 кДж - 75 кДж = 25 кДж.
Теперь мы можем использовать формулу для количества теплоты, чтобы найти изменение температуры:
Q = mcΔT,
где m - масса вещества (в данном случае лед), c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.
Так как у нас нет данных о массе льда, мы не можем найти точное значение изменения температуры. Однако, мы можем найти относительное изменение температуры, используя соотношение:
ΔT / 20 = 25 кДж / 100 кДж,
где 20 °C - конечная температура воды.
Решая это уравнение, мы получаем:
ΔT = 5 °C.
Таким образом, конечная температура внутри калориметра будет:
20 °C - 5 °C = 15 °C.
Ответ: температура внутри калориметра составит 15 °C.
