Сколько воды получится в калориметре, если в 474 г снега с температурой 0°C опустить железный шар массой 265 г с температурой 119°C? Удельная теплота плавления снега равна 3,4 ⋅ 10⁵ Дж/кг, а удельная теплоёмкость железа — 460 Дж/кг⋅°C. Ответ округли до целого числа.

Физика 10 класс Теплообмен и калориметрия калориметр снег температура железный шар удельная теплота Теплоёмкость физика расчет Энергия масса Новый

Для решения задачи нам нужно учитывать, что при взаимодействии горячего железного шара и снега произойдет обмен теплотой. Железный шар будет охлаждаться, а снег будет плавиться и нагреваться. В итоге мы должны найти, сколько воды получится в калориметре.

Шаг 1: Найдем количество теплоты, которое отдаст железный шар.

Формула для расчета количества теплоты (Q) выглядит следующим образом:

Q = m * c * ΔT

где:

• m - масса тела (в нашем случае, железного шара),
• c - удельная теплоемкость железа,
• ΔT - изменение температуры.

Теперь подставим известные значения:

• m = 0,265 кг (переведем граммы в килограммы),
• c = 460 Дж/кг⋅°C,
• ΔT = 119°C - 0°C = 119°C.

Теперь вычислим Q:

Q = 0,265 * 460 * 119 = 14 645,7 Дж.

Шаг 2: Найдем количество теплоты, необходимое для плавления снега и нагрева полученной воды.

Сначала найдем, сколько теплоты нужно для плавления снега:

Q_плав = m_снега * L,

где:

• m_снега - масса снега,
• L - удельная теплота плавления снега.

Подставим известные значения:

• m_снега = 0,474 кг,
• L = 3,4 * 10^5 Дж/кг.

Теперь вычислим Q_плав:

Q_плав = 0,474 * 3,4 * 10^5 = 161 160 Дж.

Шаг 3: Сравним количество теплоты, отдаваемой железом, и теплоты, необходимой для плавления снега.

Количество теплоты, которое отдаст железный шар (14 645,7 Дж), значительно меньше, чем количество теплоты, необходимое для плавления снега (161 160 Дж). Это означает, что не весь снег сможет расплавиться.

Шаг 4: Найдем, сколько снега расплавится.

Теперь мы можем найти, сколько снега расплавится, используя количество теплоты, отданное шаром:

m_плав = Q / L.

Подставим значения:

m_плав = 14 645,7 / (3,4 * 10^5) = 0,0431 кг.

Шаг 5: Найдем, сколько воды получится в калориметре.

С учетом того, что 0,0431 кг снега расплавилось, и мы имеем 0,474 кг снега, который остается, то общее количество воды в калориметре будет:

m_вода = m_плав + (остаток снега, который не расплавился).

Остаток снега: 0,474 - 0,0431 = 0,4309 кг.

Таким образом, общее количество воды:

m_вода = 0,0431 + 0,4309 = 0,474 кг.

Ответ: В калориметре получится 43 г воды (округляя до целого числа).