В стакан калориметра налили 150 г воды. Начальная температура калориметра и воды 55 °C. В эту воду опустили кусок льда, имевшего температуру 0 °C. После того как наступило тепловое равновесие, температура воды в калориметре стала 5 °C. Как определить массу льда? Теплоемкостью калориметра пренебречь.

Физика 9 класс Теплообмен и калориметрия физика 9 класс калориметр масса льда теплообмен температура тепловое равновесие расчет задачи по физике Теплоёмкость вода лёд температура воды начальная температура конечная температура Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии, который гласит, что количество теплоты, переданное одной частью системы, равно количеству теплоты, полученному другой частью системы. В данном случае, теплота, которую вода теряет, равна теплоте, которую лед получает.

Обозначим массу льда через m. Мы знаем, что:

• Масса воды в калориметре: m_вода = 150 г
• Начальная температура воды: T_{вода, нач} = 55 °C
• Конечная температура воды: T_{вода, конеч} = 5 °C
• Температура льда: T_лед = 0 °C

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, потерянное водой:

1. Сначала найдем изменение температуры воды:
ΔT_вода = T_{вода, нач} - T_{вода, конеч} = 55 °C - 5 °C = 50 °C
2. Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, потерянное водой:
Q_вода = m_вода * c_вода * ΔT_вода
• где c_вода = 4,18 Дж/(г·°C) - удельная теплоемкость воды.
Q_вода = 150 г * 4,18 Дж/(г·°C) * 50 °C = 31350 Дж

Теперь найдем количество теплоты, которое лед получает для плавления и послед heating:

1. Количество теплоты, необходимое для плавления льда:
Q_{плавление} = m * L_{плавления}
• где L_{плавления} = 334 Дж/г - удельная теплота плавления льда.
2. Количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 0 °C до 5 °C:
Q_нагрев = m * c_вода * ΔT_нагрев
• где ΔT_нагрев = 5 °C - изменение температуры льда после плавления.

Общее количество теплоты, полученное льдом:

Q_лед = Q_{плавление} + Q_нагрев = m L_{плавления} + m c_вода * ΔT_нагрев

Теперь мы можем приравнять количество теплоты, потерянное водой, к количеству теплоты, полученному льдом:

Q_вода = Q_лед

Подставим значения:

31350 Дж = m 334 Дж/г + m 4,18 Дж/(г·°C) * 5 °C

Упростим уравнение:

31350 Дж = m (334 + 20,9) Дж/г 31350 Дж = m 354,9 Дж/г

Теперь найдем массу льда:

m = 31350 Дж / 354,9 Дж/г ≈ 88,3 г

Таким образом, масса льда составляет примерно 88,3 грамма.