Дано:
m1 = 10 кг
t1 = 10°C = 283 K
t2 = -50°C = 223 K
tк = -4°C = 269 K
c_воды = 4200 Дж/кг·°C
c_льда = 2100 Дж/кг·°C
L = 330 кДж/кг = 330000 Дж/кг
Найти:
m2 - масса льда.
Решение:
Сначала определим тепловой эффект от изменения температуры и плавления:
Q_теплоемкость_воды = m1 * c_воды * (tк - t1)
Q_плавление_льда = m2 * L
Также, так как в процессе выравнивания температур в системе не участвует окружающая среда, тепловой эффект равен 0:
Q_теплоемкость_воды + Q_плавление_льда = 0
Подставим значения и решим уравнение относительно m2:
m2 = - Q_теплоемкость_воды / L
m2 = - (m1 * c_воды * (tк - t1)) / L
m2 = - (10 кг * 4200 Дж/кг·°C * (269 K - 283 K)) / 330000 Дж/кг
m2 ≈ 3 кг
Ответ:
Масса льда, добавленного в сосуд, составляет примерно 3 кг.