В калориметр, где находится вода массой Mв=2.5кг при температуре tв. =5град. C, помещают кусок льда Mл=700г. Когда установилось тепловое равновесие, оказалось, что масса воды увеличилась на m=64г. Определите начальную температуру льда. Теплоемкостью калориметра и потерями теплоты пренебречь. Удельная теплота плвления льда 3.2*10^5 Дж/кг, удельная теплоемкость воды c=4200 Дж/(кг*К), удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг*К).
Дано: \( m_{1}=2,5 \) кг
\( m_{2}=0,7 \) кг
\( m_{3}=0,064 \) кг
\( t_{1}=5 \) C
\( c_{1}=4200 \) Дж/(кг*С)
\( c_{2}=2100 \) Дж/(кг*С)
\( \lambda=3,2*10^{5} \) Дж/кг
Найти начальную температуру льда \( t_{2} \)
Запишем уравнение теплового баланса:
\( Q_{1}=Q_{2}+Q_{3} \)-(1)
где \( Q_{1} \) - количество теплоты, отданное водой льду, при ее охлаждении
\( Q_{2} \) - количество теплоты, пошедшее на нагревание льда от \( t_{2} \) до температуры его плавления \( t_{p} \)
\( Q_{3} \) - количество теплоты, пошедшее на плавление льда
Очевидно, что равновесная температура \( t_{p}=0 \) C, а начальная температура льда отрицательная.
По определению имеем:
\( Q_{1}=m_{1}*c_{1}*(t_{1}-t_{p})=m_{1}*c_{1}*t_{1} \) -(2)
\( Q_{12}=m_{2}*c_{2}(t_{p}-t_{2})=-m_{2}*c_{2}*t_{2} \)-(3) \( Q_{3}=m_{3}*\lambda \) -(4)Подставим в (1) вместо \( Q_{1} \), \( Q_{2} \) и \( Q_{3} \) соотвественно выражения (2), (3) и (4): \( m_{1}*c_{1}*t_{1}=-m_{2}*c_{2}*t_{2}+m_{3}*\lambda \), отсюда выразим \( t_{2} \) \( t_{2}=\frac{m_{3}*\lambda-m_{1}*c_{1}*t_{1}}{m_{2}*c_{2}} \) -(5)(5) - расчетная формула для \( t_{2} \) Расчет \( t_{2} \) по формуле (5): \( t_{2}=\frac{0,064*3,2*10^{5}-2,5*4200*5}{0,7*2100}\approx -21,8 \) CПОХОЖИЕ ЗАДАНИЯ: