Дано:
Масса льда, m1 = 250 г = 0.25 кг
Температура льда, t1 = -5 °C
Температура водяного пара, t2 = 100 °C
Удельная теплота плавления льда, L = 330 кДж/кг = 330 * 10^3 Дж/кг
Удельная теплота парообразования воды, Lv = 2300 кДж/кг = 2300 * 10^3 Дж/кг
а) Найти количество теплоты, которое надо сообщить льду, чтобы нагреть его до температуры плавления.
Q1 = m1 * c * Δt,
c - удельная теплоемкость льда, Δt - изменение температуры.
Удельная теплоемкость льда c = 2100 Дж/(кг*°C), Δt = 5 °C
Q1 = 0.25 кг * 2100 Дж/(кг*°C) * 5 °C = 2625 Дж
б) Найти количество теплоты, которое надо сообщить льду в начальном состоянии, чтобы он весь растаял.
Q2 = m1 * L + m1 * Lv,
Q2 = 0.25 кг * (330 * 10^3 Дж/кг + 2300 * 10^3 Дж/кг) = 63250 Дж
в) Найти массу воды в калориметре в конечном состоянии.
Пусть m2 - масса воды в калориметре в конечном состоянии.
Тогда общее количество теплоты, которое отдаст вода и водяной пар равно общему количеству теплоты, которое поглотит лед: Q2 = m2 * c * Δt,
где c - удельная теплоемкость воды, Δt - изменение температуры.
Удельная теплоемкость воды c = 4200 Дж/(кг*°C), Δt = 100 °C - 0 °C = 100 °C
63250 Дж = m2 * 4200 Дж/(кг*°C) * 100 °C
m2 = 1.50595 кг
Ответ:
а) Количество теплоты, которое надо сообщить льду, чтобы нагреть его до температуры плавления, равно 2625 Дж.
б) Количество теплоты, которое надо сообщить льду в начальном состоянии, чтобы он весь растаял, равно 63250 Дж.
в) Масса воды в калориметре в конечном состоянии равна 1.506 кг.