Кусок льда массой 300 г при температуре 0 градусов поместили в термос с теплоемкостью 4 кДж/С, который находится при температуре 20 градусов. Растает ли весь лед? Если нет, то сколько льда останется?

Физика 11 класс Тепловые явления физика 11 класс теплоемкость термоса таяние льда расчет температуры сохранение энергии термодинамика масса льда температура льда физические процессы теплообмен Новый

Для того чтобы определить, растает ли весь лед, нам нужно рассмотреть тепловые процессы, происходящие в системе. Мы знаем, что лед массой 300 г (0.3 кг) находится при температуре 0 градусов Цельсия, а термос с теплоемкостью 4 кДж/С находится при температуре 20 градусов Цельсия.

Шаг 1: Определим количество теплоты, необходимое для полного таяния льда.

• Латентная теплота плавления льда составляет 334 кДж/кг.
• Для 0.3 кг льда количество теплоты, необходимое для его полного плавления: Q_лед = m_лед * L = 0.3 кг * 334 кДж/кг = 100.2 кДж.

Шаг 2: Определим количество теплоты, которое может отдать термос.

• Теплоемкость термоса составляет 4 кДж/С.
• Если термос будет охлаждаться от 20 градусов до 0 градусов, то количество теплоты, которое он сможет отдать, можно рассчитать следующим образом:
• Разница температур: 20 - 0 = 20 градусов Цельсия.
• Количество теплоты, которое может отдать термос: Q_термос = C * ΔT = 4 кДж/С * 20 С = 80 кДж.

Шаг 3: Сравним количество теплоты, необходимое для плавления льда, с количеством теплоты, которое может отдать термос.

• Количество теплоты, необходимое для плавления льда: 100.2 кДж.
• Количество теплоты, которое термос может отдать: 80 кДж.

Как мы видим, 80 кДж < 100.2 кДж. Это означает, что термос не сможет отдать достаточное количество теплоты, чтобы растопить весь лед.

Шаг 4: Определим, сколько льда останется.

• Количество теплоты, которое может отдать термос (80 кДж) пойдет на плавление льда.
• Количество льда, которое растает при передаче 80 кДж: m_растаявший = Q_термос / L = 80 кДж / 334 кДж/кг ≈ 0.239 кг.
• Так как у нас было 0.3 кг льда, то оставшийся лед будет: m_оставшийся = m_лед - m_растаявший = 0.3 кг - 0.239 кг = 0.061 кг.

Ответ: В результате, весь лед не растает, и останется 61 г льда.