в калориметре теплоемкость которого можно пренебречь брошен кусок льда массой 20г при температуре -15•C. Затем в калориметр наливают воду при 70•С. Окончательно температура…
В калориметре теплоемкость которого можно пренебречь брошен кусок льда массой 20г при температуре -15•C. Затем в калориметр наливают воду при 70•С. Окончательно температура которая устанавливается в калориметре равна 10•C. сколько было налито воды в калориметре
Задача по калориметрии: теплоемкость калориметра пренебречь. Лед массой 20 г при -15°C попадает в калориметр, затем туда заливают воду при 70°C. Конечная температура в калориметре 10°C. Найти массу воды, налитую в калориметр.
Данные и константы (при необходимости):
- теплоёмкость льда c_ice ≈ 2.1 J/(g·K)
- теплоёмкость воды c_water ≈ 4.18 J/(g·K)
- теплота плавления льда L_f ≈ 333.55 J/g
- температура изменяется без учёта теплоёмкости калориметра
- Подсчёт количества тепла, которое поглотит лед, чтобы дойти до состояния воды при 10°C
Перевод льда от -15°C до 0°C: Q1 = m_i · c_ice · ΔT = 20 g · 2.1 J/(g·K) · (0 - (-15)) K = 20 · 2.1 · 15 = 630 J
Растапливание льда при 0°C: Q2 = m_i · L_f = 20 g · 333.55 J/g ≈ 6671 J
Разогрев образовавшейся воды от 0°C до 10°C: Q3 = m_i · c_water · ΔT = 20 g · 4.18 J/(g·K) · (10 - 0) K = 20 · 4.18 · 10 = 836 J
Итого тепло, которое поглотит лед (до 10°C воды): Q_total = Q1 + Q2 + Q3 = 630 + 6671 + 836 ≈ 8137 J
- Подсчёт количества тепла, которое отдаст налитая вода холоднее/горячее:
- Вода начальная температура 70°C, конечная 10°C, значит ΔT = 70 - 10 = 60 K.
- Тепло, выделяемое этой водой: Q_loss = m_w · c_water · ΔT = m_w · 4.18 J/(g·K) · 60 K = m_w · 250.8 J
- Равновесие тепловых потоков Q_loss = Q_total → m_w · 250.8 = 8137 m_w ≈ 8137 / 250.8 ≈ 32.5 г
Ответ: примерно 32–33 грамма воды при 70°C.
Замечание по точности: если взять L_f ≈ 334 J/g или 333 J/g, результат в пределах ±0.5 г, т.е. около 32.5 г. В задаче учтены две значимые цифры: исходные данные (20 г) и температуры; результат можно оставить как примерно 32 g.
