В стакан, содержащий лед при температуре -5 градусов, налили воду с температурой 40 градусов. Каково соотношение массы воды к массе льда, если весь лед растаял и температура в стакане стала 0 градусов? При этом пренебречь теплообменом и окружающим воздухом.

Физика 8 класс Теплообмен и калориметрия масса воды масса льда температура теплообмен физика 8 класс задача по физике Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии. Мы будем учитывать, что вся теплота, которую передает вода, идет на нагрев льда и его плавление.

Давайте обозначим:

• m_л - масса льда;
• m_в - масса воды;
• c_в - удельная теплоемкость воды (около 4,18 Дж/(г·°C));
• c_л - удельная теплоемкость льда (около 2,09 Дж/(г·°C));
• L - теплота плавления льда (около 334 Дж/г).

Теперь мы можем записать, сколько теплоты передает вода и сколько теплоты получает лед:

1. Теплота, которую отдает вода при охлаждении от 40°C до 0°C:

Q_вода = m_в * c_в * (T_нач - T_кон) = m_в * 4,18 * (40 - 0) = m_в * 167,2 Дж.

2. Теплота, которую получает лед:

Q_лед = m_л * c_л * (T_кон - T_лед) + m_л * L = m_л * 2,09 * (0 - (-5)) + m_л * 334 = m_л * (10,45 + 334) = m_л * 344,45 Дж.

По закону сохранения энергии, теплота, отданная водой, равна теплоте, полученной льдом:

m_в * 167,2 = m_л * 344,45.

Теперь мы можем выразить соотношение масс:

m_в / m_л = 344,45 / 167,2.

Давайте посчитаем это значение:

m_в / m_л ≈ 2,06.

Таким образом, соотношение массы воды к массе льда составляет примерно 2,06. Это означает, что на каждую единицу массы льда приходится около 2,06 единиц массы воды.