Дано:
Масса льда, m1 = 250 г = 0.25 кг
Температура льда, t1 = -5 °C
Температура воды, t2 = 20 °C
Температура воды после установления теплового равновесия, t3 = 10 °C
Удельная теплота плавления льда, L = 330 кДж/кг = 330 * 10^3 Дж/кг
а) Найти количество теплоты, которое поглощает лёд, нагреваясь 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 поглощает лёд в начальном состоянии для превращения в воду при конечной температуре.
Q2 = m1 * L,
Q2 = 0.25 кг * 330 * 10^3 Дж/кг = 82500 Дж
в) Найти начальную массу воды.
Пусть m2 - масса воды в калориметре.
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 = 20 °C - 10 °C = 10 °C
82500 Дж = m2 * 4200 Дж/(кг*°C) * 10 °C
m2 = 1.9643 кг
Ответ:
а) Количество теплоты, которое поглощает лёд, нагреваясь до температуры плавления, равно 2625 Дж.
б) Количество теплоты, которое поглощает лёд в начальном состоянии для превращения в воду при конечной температуре, равно 82500 Дж.
в) Начальная масса воды равна 1.9643 кг.