Сколько воды при температуре 80°С нужно добавить в калориметр с 100 г льда при температуре -9°С, чтобы растаяло 25% льда? Тепловыми потерями можно пренебречь.
Подробный ответ:
Объяснение: Для решения этой задачи нам нужно учесть два процесса: нагревание воды и плавление льда.
1. Нагревание воды: Разность температур между изначальной и конечной температурой воды составляет 80°C. Для определения количества теплоты, необходимой для нагревания воды, мы можем использовать следующую формулу:
Q1 = m1 * c1 * ΔT1,
где Q1 — теплота, m1 — масса воды, c1 — удельная теплоемкость воды, ΔT1 — изменение температуры воды.
2. Плавление льда: Чтобы растопить определенный процент льда, мы можем использовать формулу:
Q2 = m2 * L,
где Q2 — теплота, необходимая для плавления льда, m2 — масса льда, L — удельная теплота плавления.
Используя уравнение сохранения энергии, мы можем записать следующее:
Q1 + Q2 = 0,
так как тепловые потери не учитываются в задаче.
Теперь мы можем объединить все эти данные и найти массу добавленной воды:
m2 = (m1 * c1 * ΔT1) / L,
где m2 — масса добавленной воды.
Пример использования: Допустим, масса воды составляет 200 г, удельная теплоемкость воды — 4,18 Дж/(г°C), а удельная теплота плавления — 334 Дж/г. Разность температур между начальной и конечной составляет 80°C. Подставляя все значения в формулу, можно вычислить массу добавленной воды.
Совет: Для более легкого понимания задачи, рекомендуется ознакомиться с удельной теплоемкостью воды и удельной теплотой плавления льда, так как они играют важную роль в решении подобных задач.
Практика: В калориметре с 150 г льда при температуре -12°C растаяло 40% льда. Сколько воды, нагретой до 90°C, было добавлено в калориметр? (Удельная теплоемкость воды — 4,18 Дж/(г°C), удельная теплота плавления льда — 334 Дж/г)