Question

Кирпич массой 3,5 кг, нагретый до температуры 90 градусов цельсия, положили на лед при температуре 0 градусов цельсия. на сколько миллиметров кирпич погрузится в лед, если его основание имеет размеры 250*120 мм и 10% теплоты от кирпича рассеивается в атмосферу. Удельная теплоемкость кирпича 880 Дж/(кг*К), плотность кирпича 1600 кг/м^3, плотность воды 1000 кг/м^3, плотность льда 900 кг/м^3, удельная теплота плавления льда 3,3*10^5 Дж/кг

Answer 1

Дано:  
- Масса кирпича m = 3.5 кг  
- Начальная температура кирпича T1 = 90 °C  
- Конечная температура кирпича T2 = 0 °C  
- Площадь основания кирпича S = 250 мм * 120 мм = 0.25 м * 0.12 м = 0.03 м²  
- Потеря тепла в атмосферу = 10% от теплоты, выделяемой кирпичом  
- Удельная теплоемкость кирпича c = 880 Дж/(кг·К)  
- Плотность кирпича ρ_кирпича = 1600 кг/м³  
- Плотность воды ρ_воды = 1000 кг/м³  
- Плотность льда ρ_льда = 900 кг/м³  
- Удельная теплота плавления льда L = 3.3 * 10^5 Дж/кг  

Найти: на сколько миллиметров погрузится кирпич в лед.

Решение:

1. Найдем количество тепла Q, которое выделит кирпич при охлаждении:

Q_полное = m * c * (T1 - T2) = 3.5 кг * 880 Дж/(кг·К) * (90 - 0) К  
Q_полное = 3.5 * 880 * 90 = 277200 Дж

2. Определим количество тепла, которое пойдет на нагрев и плавление льда. Так как 10% тепла рассеивается в атмосферу, эффективное количество тепла Q будет:

Q = Q_полное * (1 - 0.1) = 277200 Дж * 0.9 = 249480 Дж

3. Теперь найдем массу льда m_лед, который может быть расплавлен этим количеством тепла:

m_лед = Q / L = 249480 Дж / (3.3 * 10^5 Дж/кг)  
m_лед = 0.756 кг

4. Теперь найдём объем V_лед данного количества льда:

V_лед = m_лед / ρ_льда = 0.756 кг / (900 кг/м³)  
V_лед ≈ 0.00084 м³

5. Теперь найдем, на какую высоту h погрузится кирпич, используя площадь основания S:

h = V_лед / S = 0.00084 м³ / 0.03 м² ≈ 0.028 м = 28 мм

Ответ:  
Кирпич погрузится в лед на 28 мм.