В сосуд положили кусок льда массы m = 10 кг, имеющий температуру t =  - 10 C. Сколько воды будет в сосуде после того, как его содержимому сообщили количество теплоты Q = 20 MДж? Теплоемкостью сосуда пренебречь.
от

1 Ответ

Дано:
Масса льда, m = 10 кг
Температура льда, t = -10 °C
Количество теплоты, Q = 20 МДж

Найти:
Объем воды после добавления теплоты

Решение с расчетом:

Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0 °C и его плавления:
Q1 = m * Lf + m * c * (0 - (-10))
где Lf - удельная теплота плавления льда, Lf = 334 кДж/кг
c - удельная теплоемкость льда, c = 2.09 кДж/(кг*°C)

Q1 = 10 * 334 + 10 * 2.09 * 10
Q1 = 3340 + 209
Q1 = 3559 кДж
Q1 = 3.559 МДж

Оставшаяся теплота будет использована для нагревания воды от 0 °C до конечной температуры T:
Q2 = m_water * c_water * T

где c_water - удельная теплоемкость воды, c_water = 4.18 кДж/(кг*°C)
T - конечная температура воды
m_water - масса воды

Q2 = Q - Q1
Q2 = 20 - 3.559
Q2 = 16.441 МДж

Таким образом, теплота будет использована для нагревания воды.

Найдем массу воды:
Q2 = m_water * c_water * T
16.441 = m_water * 4.18 * T

Предположим, что T = 10 °C, тогда:
m_water = 16.441 / (4.18 * 10)
m_water ≈ 0.393 кг

Ответ:
После добавления теплоты, в сосуде будет примерно 0.393 кг воды.
от