В сосуде лежал кусок льда при температуре −2 ∘С  . При сообщении некоторого количества теплоты Q   половина льда растаяла. После этого содержимому сосуда дополнительно сообщили 150   кДж теплоты, в результате чего весь лед растаял, а образовавшаяся вода нагрелась до 25 ∘С  . Найдите Q  . Тепловыми потерями на нагрев сосуда пренебречь
от

1 Ответ

дано:  
Температура льда t1 = −2°C  
Температура плавления льда tп = 0°C  
Теплота плавления льда λ = 334 кДж/кг = 334 * 10³ Дж/кг  
Масса льда m  
Первоначальная теплота Q  
Дополнительная теплота после плавления 150 кДж = 150 * 10³ Дж  
Удельная теплоемкость воды cв = 4.18 кДж/(кг·°C) = 4180 Дж/(кг·°C)  
Температура воды после нагрева t2 = 25°C  

найти:  
Количество теплоты Q, которое нужно сообщить, чтобы растаяла половина льда  

решение:  
1. Для того чтобы растаяла половина льда, необходимая теплота Q включает в себя теплоту, затраченную на плавление половины массы льда m/2:  
Q = (m/2) * λ  

2. После того как половина льда растаяла, добавляется дополнительная теплота 150 кДж, чтобы растопить оставшуюся часть льда и нагреть воду до 25°C. Эта теплота состоит из двух частей:
- Теплота, необходимая для плавления оставшегося льда (m/2)  
- Теплота, необходимая для нагрева полученной воды от 0°C до 25°C  

Теплота, необходимая для плавления оставшейся части льда:  
(m/2) * λ  

Теплота для нагрева воды:  
(m) * cв * (25 - 0) = m * 4180 * 25  

Суммируем все части теплоты:  
(m/2) * λ + (m/2) * λ + m * 4180 * 25 = 150 * 10³  

Подставляем значения:  
(m/2) * 334 * 10³ + m * 4180 * 25 = 150 * 10³  
(334 * 10³ * m) / 2 + m * 4180 * 25 = 150 * 10³  
(167 * 10³ * m) + m * 104500 = 150 * 10³  

Вынесем m за скобки:  
m * (167 * 10³ + 104500) = 150 * 10³  

m * 271500 = 150 * 10³  

m = (150 * 10³) / 271500  
m ≈ 0.552 кг  

Теперь находим Q, используя массу m:  
Q = (0.552 / 2) * 334 * 10³  
Q ≈ 92.3 * 10³ Дж  
Q ≈ 92.3 кДж  

ответ:  
Необходимое количество теплоты Q равно 92.3 кДж.
от