Какой объём льда нужно добавить в стакан чая объёмом 150 мл и температурой 20 градусов, чтобы получить холодный чай?

Физика 8 класс Теплопередача объем льда стакан чая холодный чай температура физика 8 класс расчет объема теплообмен физические процессы Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать принцип сохранения энергии, а именно - теплообмен. Мы будем считать, что тепло, которое теряет чай, равно теплу, которое получает лед. Для этого нам нужно знать следующие параметры:

• Объем чая: 150 мл (или 150 г, так как плотность воды примерно 1 г/мл).
• Температура чая: 20 градусов Цельсия.
• Температура льда: 0 градусов Цельсия (перед началом процесса плавления).
• Удельная теплоемкость воды: 4,18 Дж/(г·°C).
• Удельная теплота плавления льда: 334 Дж/г.

Теперь давайте обозначим:

• m - масса льда, которую мы хотим найти (в граммах).
• T1 - температура чая (20°C).
• T2 - конечная температура полученного напитка (например, 5°C, чтобы получить холодный чай).

Теперь мы можем записать уравнение для теплового баланса:

Тепло, теряемое чаем = Тепло, получаемое льдом

Тепло, теряемое чаем можно выразить как:

Q1 = m_чай c_вода (T1 - T2)

Где:

• m_чай = 150 г
• c_вода = 4,18 Дж/(г·°C)
• T1 = 20°C
• T2 = 5°C

Теперь подставим значения:

Q1 = 150 г 4,18 Дж/(г·°C) (20°C - 5°C)

Теперь вычислим:

Q1 = 150 4,18 15 = 9420 Дж

Теперь найдем, сколько тепла получает лед, пока он плавится и нагревается до конечной температуры:

Q2 = m L + m c_вода * (T2 - 0)

Где:

• L = 334 Дж/г (удельная теплота плавления льда)
• c_вода = 4,18 Дж/(г·°C)
• T2 = 5°C

Подставим значения:

Q2 = m 334 + m 4,18 * 5

Q2 = m * (334 + 20,9)

Q2 = m * 354,9

Теперь мы можем приравнять Q1 и Q2:

9420 = m * 354,9

Теперь решим уравнение для m:

m = 9420 / 354,9 ≈ 26,5 г

Таким образом, чтобы получить холодный чай, вам нужно добавить примерно 26,5 граммов льда в стакан чая объемом 150 мл и температурой 20 градусов Цельсия.