Дано:
Масса воды в калориметре = 2 кг
Температура воды = 0 °C
Масса льда = 300 г
Температура льда = -55 °C
Удельная теплоемкость льда = 2100 Дж/(кг°C)
Удельная теплота плавления льда = 330 кДж/кг
Найти:
Масса льда после установления теплового равновесия
Решение:
1. Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0 °C и его плавления:
Q = (m * c * ΔT) + (m * L)
где m - масса льда в кг, c - удельная теплоемкость льда, ΔT - изменение температуры, L - удельная теплота плавления льда
2. Подставим известные значения:
Q = (0.3 * 2100 * 55) + (0.3 * 330) = 34650 + 99 = 34749 кДж
3. Это количество теплоты будет равно количеству теплоты, которую отдаст 2 кг воды при охлаждении до 0 °C и затем при нагревании до температуры плавления льда.
m * c * ΔT = 34749 кДж
2 * 4186 * T = 34749
8368 * T = 34749
T ≈ 4.15 °C
4. Таким образом, масса льда после установления теплового равновесия составит 0.3 кг + 0.105 кг = 0.405 кг = 405 г
Ответ:
Масса льда после установления теплового равновесия: 405 г