дано:
1. Масса воды: m_вода = 100 г = 0.1 кг.
2. Начальная температура воды: T_вода = 0 °C.
3. Масса льда: m_лед = 2 кг.
4. Начальная температура льда: T_лед = -10 °C.
5. Удельная теплоемкость воды: c_вода ≈ 4200 Дж/(кг·°C).
6. Удельная теплоемкость льда: c_лед ≈ 2100 Дж/(кг·°C).
7. Удельная теплота плавления льда: L = 334,000 Дж/кг.
найти:
1. Количество теплоты, выделившееся при полном превращении воды в лёд.
2. Количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0 °C.
3. Замёрзнет ли вся вода.
4. Температура в калориметре при тепловом равновесии.
решение:
1. Количество теплоты, выделяющееся при полном превращении воды в лёд:
Q_замерзание = m_вода * L
Q_замерзание = 0.1 кг * 334,000 Дж/кг = 33,400 Дж.
2. Количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0 °C:
Q_нагревание_льда = m_лед * c_лед * (0 °C - (-10 °C))
Q_нагревание_льда = 2 кг * 2100 Дж/(кг·°C) * 10 °C = 42,000 Дж.
3. Сравниваем количества теплоты:
Q_замерзание = 33,400 Дж < Q_нагревание_льда = 42,000 Дж.
Это означает, что количество теплоты, выделившееся при замерзании воды, меньше, чем необходимо для нагрева льда до 0 °C. Следовательно, вся вода не замерзнет.
4. В результате, в калориметре будет достигнуто тепловое равновесие при температуре выше 0 °C, так как часть воды останется в жидком состоянии.
ответ:
1. 33,400 Дж.
2. 42,000 Дж.
3. Не вся вода замёрзнет.
4. Температура в калориметре будет больше 0 °C.