ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5 Тема. Визначення фокусної відстані та оптичної сили тонкої лінзи.

Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С.
 Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
  (1)
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды  10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С

Лед принял количество теплоты Q₂ :
  (2)
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда  0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
 λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
 При этом:
кг  (3)
 
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
(4)
 Теперь из 4 выражаем m₂:


(5)
 
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
кг
 
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.

ДАНО:

m = 200 г = 0,2 кг — масса

t₁ - 20°С — начальная температура

t₂ - 100°С — конечная температура

с = 4200 Дж/кг·°С — удельная теплоемкость воды

L = 2,3·10⁶ Дж/кг — удельная теплота парообразования воды

НАЙТИ:

Q - ? — количество теплоты

Q₁ = cm(t₁-t₂)

Q₁ = 4200·0,2·(100-20) = 840·80 = 67 200 Дж - нагревание воды.

Q₂ = Lm

Q₂ = 2,3·10⁶ · 0,2 = 2 300 000·0,2 = 460 000 Дж - испарение воды.

Q = Q₁+Q₂ - общее количество теплоты

Q = 67 200 + 460 000 = 527 200 Дж - потребовалось затратить на все процессы.

ОТВЕТ: 527 200 Дж