Сколько воды при температуре 80 градусов нужно добавить в сосуд, в котором находится лед массой 2 кг при температуре -10 градусов, чтобы в итоге в сосуде остался только лед при температуре 0 градусов?

Физика 8 класс Тепловые явления количество воды температура воды масса льда температура льда физика 8 класс теплопередача расчет температуры лед и вода термодинамика задача по физике Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать принцип сохранения энергии, а именно, что теплота, которую получает лед, равна теплоте, которую теряет вода.

Давайте разберем шаги решения:

1. Определим тепло, необходимое для нагрева льда:
• Масса льда (m_лед) = 2 кг.
• Температура льда (T_лед) = -10 градусов Цельсия.
• Температура, до которой нужно нагреть лед (T_конечная) = 0 градусов Цельсия.
• Удельная теплоемкость льда (c_лед) = 2100 Дж/(кг·К).
• Теплота, необходимая для нагрева льда (Q_лед) = m_лед * c_лед * (T_конечная - T_лед).
2. Подставим значения:
• Q_лед = 2 кг * 2100 Дж/(кг·К) * (0 - (-10)) = 2 * 2100 * 10 = 42000 Дж.
3. Теперь найдем количество теплоты, которое теряет вода:
• Температура воды (T_вода) = 80 градусов Цельсия.
• Температура, до которой нужно охладить воду (T_конечная) = 0 градусов Цельсия.
• Удельная теплоемкость воды (c_вода) = 4200 Дж/(кг·К).
• Теплота, которую теряет вода (Q_вода) = m_вода * c_вода * (T_вода - T_конечная).
4. Сравним теплоты:
• Поскольку теплота, которую теряет вода, равна теплоте, которую получает лед, мы можем записать уравнение:
• m_вода * c_вода * (T_вода - T_конечная) = Q_лед.
• Подставляем известные значения:
• m_вода * 4200 Дж/(кг·К) * (80 - 0) = 42000 Дж.
• m_вода * 4200 * 80 = 42000.
5. Решим уравнение:
• m_вода * 336000 = 42000.
• m_вода = 42000 / 336000 = 0.125 кг.

Таким образом, для достижения условий задачи необходимо добавить 0.125 кг воды при температуре 80 градусов Цельсия в сосуд с 2 кг льда при температуре -10 градусов Цельсия, чтобы в итоге в сосуде остался только лед при температуре 0 градусов Цельсия.