задача по физике 10-11 класс

m1 = 510 г = 0,51 кг

m + m2  = 20 г = 0,02 кг

t1 = 20 *C

∆t = 3 *C

m2 - ?

 

Вода, находящаяся в калориметре бyдет охлаждаться: Q1  = cm1∆t

 

Снег в комке будет таять: Q2 = λm  и затем образовавшаяся вода будет нагреваться от 0 *С до t-∆t  = 17

*C:Q3 = cm( t-∆t -0). Вода в комке снега будет нагреваться: Q4 = cm2( t-∆t -0)

 

Составим уравнение теплового баланса:

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

cm1∆t = λm + cm( t-∆t -0) + cm2( t-∆t -0), m = 0.02 - m2

cm1∆t = λ(0.02-m2) + c(0.02-m2)( t-∆t ) + cm2( t-∆t)

4200*0.51*3 = 340000(0,02-m2) + 4200(0.02-m2)*17 + 4200m2*17

6426 = 6800 - 340000m2 + 1428 - 71400m2 + 71400m2

m2 = 0.0053кг = 5,3 г

Чтобы превратить лед в воду при условиях задачи нужно количество теплоты Q.
Q = Q1 + Q2 + Q3.
Q1 - это количество теплоты, которое потребуется для нагревания льда от -40°С до 0°С.
Q2 - это количество теплоты, которое потребуется для плавления всего куска льда при 0°С.
Q3 - это количество теплоты, которое потребуется для нагревания образовавшейся воды от 0°С до 20°С.
По условию требуется найти Q1 и Q3.
Q1 = m*c1*(t2 - t1) = m*c1*(0°C - (-40°C) ) = m*c1*40°C.
t1, t2 - начальная и конечная температура.
t1 = -40°C , t2 = 0°C
где m - это масса льда, а с1 - это удельная теплоемкость льда (табличная величина) с1 = 2,10 кДж/(кг*°С) = 2100 Дж/(кг*°С),
по условию m = 9 кг.
Q1 = 9кг * 2100Дж/(кг*°С) * 40°С = 756000 Дж = 756 кДж.
Q3 = m*c2*(t3 - t2),
где m - масса образовавшейся воды m=9 кг,
c2 - это удельная теплоемкость воды (табличная величина)
c2 = 4,19 кДж/(кг*°С)= 4190 Дж/(кг*°С)
t3, t2 - это конечная и начальная температура
t3 = 20°C, t2 = 0°C
Q3 = 9кг * 4190Дж/(кг*°С) * (20°С - 0°С) =
 = 9кг * 4190 Дж/(кг*°С) * 20°С = 754200 Дж = 754,2 кДж