В термос с водой помещен лед при температуре -10 °С. Масса воды составляет 400 г, а масса льда - 10 г. Начальная температура воды равна 20°С. Какова конечная температура воды в термосе? Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/кгх°С, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кгх°С, удельная теплота плавления льда 3,4 × 10^5 Дж/кг, а температура плавления льда 0°C.

ПОМОГИТЕ, ПОЖАЛУЙСТА!

Там, если что, -10 °С.

Физика 11 класс Теплопередача и теплообмен конечная температура воды термос с водой лед в воде физика 11 класс теплоемкость льда теплота плавления льда расчет температуры воды Новый

Для решения данной задачи нам нужно учитывать, что теплообмен происходит между водой и льдом. Мы будем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что количество теплоты, переданное одним телом, равно количеству теплоты, полученному другим телом. В нашем случае тепло, отданное водой, будет равно теплоте, полученной льдом.

Шаг 1: Определим, какие процессы происходят.

• Лед сначала нагревается от -10 °С до 0 °С.
• Затем лед плавится, превращаясь в воду.
• После этого полученная вода (от плавления льда) будет нагреваться до конечной температуры.
• Вода из термоса будет остывать до конечной температуры.

Шаг 2: Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева льда до 0 °С.

Для этого используем формулу:

Q1 = m_лед * c_лед * ΔT

• m_лед = 0,01 кг (10 г)
• c_лед = 2100 Дж/(кг·°С)
• ΔT = 0 °С - (-10 °С) = 10 °С

Подставим значения:

Q1 = 0,01 кг * 2100 Дж/(кг·°С) * 10 °С = 210 Дж.

Шаг 3: Рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда.

Используем формулу:

Q2 = m_лед * L

• m_лед = 0,01 кг
• L = 3,4 × 10^5 Дж/кг

Подставим значения:

Q2 = 0,01 кг * 3,4 × 10^5 Дж/кг = 3400 Дж.

Шаг 4: Рассчитаем общее количество теплоты, необходимое для нагрева льда до 0 °С и его плавления.

Q_всего = Q1 + Q2 = 210 Дж + 3400 Дж = 3610 Дж.

Шаг 5: Рассчитаем количество теплоты, которое отдает вода при остывании до конечной температуры.

Обозначим конечную температуру как Т. Количество теплоты, отданное водой, можно выразить так:

Q_вода = m_вода * c_вода * (T_нач - T)

• m_вода = 0,4 кг (400 г)
• c_вода = 4200 Дж/(кг·°С)
• T_нач = 20 °С

Подставим значения:

Q_вода = 0,4 кг * 4200 Дж/(кг·°С) * (20 °С - T).

Шаг 6: Установим равенство теплоты, отданной водой, и теплоты, полученной льдом.

Таким образом, у нас есть уравнение:

0,4 кг * 4200 Дж/(кг·°С) * (20 °С - T) = 3610 Дж.

Шаг 7: Решим уравнение.

Сначала посчитаем левую часть:

0,4 * 4200 = 1680.

Теперь у нас есть:

1680 * (20 - T) = 3610.

Разделим обе стороны на 1680:

20 - T = 3610 / 1680.

20 - T ≈ 2,15.

Теперь решим для T:

T ≈ 20 - 2,15 ≈ 17,85 °С.

Ответ:

Конечная температура воды в термосе составляет примерно 17,85 °С.