В калориметре находится лед и вода при температуре 0°С. Масса льда и воды одинакова и равна 500 г. В калориметр вливают воду массой 1 кг при температуре 50°С. Какова температура, которая установится в калориметре? (Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/кгх°С; удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг×°С; удельная теплота плавления льда 3,4 × 10⁷ Дж/кг; температура плавления льда 0°С)

Можете, пожалуйста, расписать все формулы? Пожалуйста, помогите, скоро экзамен!

Физика 11 класс Теплообмен и калориметрия калориметр температура лёд вода удельная теплоёмкость теплота плавления физика 11 класс расчет температуры экзамен по физике задачи по физике Новый

Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что теплота, переданная от горячего тела к холодному, равна теплоте, полученной холодным телом. В данном случае у нас есть лед и вода при 0°С, и горячая вода при 50°С.

Шаг 1: Определим известные значения.

• Масса льда (m_лед) = 500 г = 0,5 кг
• Масса воды (m_вода) = 500 г = 0,5 кг
• Масса горячей воды (m_горячая_вода) = 1 кг
• Температура горячей воды (T_горячая) = 50°С
• Температура начальная льда и воды (T_лед_вода) = 0°С
• Удельная теплоемкость льда (c_лед) = 2100 Дж/(кг·°С)
• Удельная теплоемкость воды (c_вода) = 4200 Дж/(кг·°С)
• Удельная теплота плавления льда (L) = 3,4 × 10^5 Дж/кг

Шаг 2: Найдем количество теплоты, которое отдает горячая вода.

Когда горячая вода остывает до конечной температуры T, теплота, которую она отдает, рассчитывается по формуле:

Q_отданная = m_горячая_вода * c_вода * (T_горячая - T)

Шаг 3: Найдем количество теплоты, которое получает лед и вода.

Лед сначала плавится, а затем вода нагревается до конечной температуры T. Теплота, которую получает лед, делится на два этапа:

1. Теплота, необходимая для плавления льда:

Q_плавление = m_лед * L

2. Теплота, необходимая для нагрева полученной воды от 0°С до T:

Q_нагрев = m_лед * c_вода * (T - 0)

Таким образом, общее количество теплоты, которое получает лед и вода:

Q_полученная = Q_плавение + Q_нагрев

Q_полученная = m_лед * L + m_лед * c_вода * T

Шаг 4: Записываем уравнение теплового баланса.

Согласно закону сохранения энергии, Q_отданная = Q_полученная:

m_горячая_вода * c_вода * (T_горячая - T) = m_лед * L + m_лед * c_вода * T

Шаг 5: Подставим известные значения и упростим уравнение.

1 * 4200 * (50 - T) = 0,5 * 3,4 * 10^5 + 0,5 * 4200 * T

4200 * (50 - T) = 170000 + 2100 * T

Шаг 6: Раскроем скобки и соберем все T в одну сторону.

2100T + 4200T = 4200 * 50 - 170000

6300T = 210000 - 170000

6300T = 40000

Шаг 7: Найдем конечную температуру T.

T = 40000 / 6300

T ≈ 6,35°С

Ответ: Температура, которая установится в калориметре, примерно равна 6,35°С.