Теплоизолированный калориметр с теплоёмкостью С = 25,0 Дж/°С находится в тепловом равновесии с налитой в него водой массой m, = 300 г при температуре tg = 60°C. В калориметр помещают лёд массой тд = 150 г при температуре t, = 0°С. Удельная теплоёмкость воды составляет с, = 4,2 кДж/(кг.°С), удельная теплота плавления льда - Х = 330 кДж/кг. С помощью встроенного нагревателя к содержимому калориметра подводят количество теплоты Q = 40 кДж. найдите массу растаящего льда.Ответ выразите а грамма округлив до целых

Задача решается по закону сохранения энергии. Пусть часть льда растаяла полностью (посчитаем это и проверим на устойчивость). Дано: - Теплоёмкость калориметра C = 25,0 Дж/°С = 0,025 кДж/°С - Масса воды m_w = 300 г = 0,300 кг, температура t_g = 60 °С - Масса льда m_i = 150 г = 0,150 кг, температура t_i = 0 °С - Удельная теплоёмкость воды c_w = 4,2 кДж/(кг·°С) - Удельная теплота плавления льда L_f = 330 кДж/кг - Подводимая тепло Q = 40 кДж 1) Энергия, имеющаяся у системы до начала подогрева - Вода: E_w = m_w c_w (60 - 0) = 0,300 × 4,2 × 60 = 75,6 кДж - Калориметр: E_cal = C (60 - 0) = 0,025 × 60 = 1,5 кДж - Лёд (до превращения в воду при 0 °С): приобретаемая энергия на переход льда в воду при 0 °С равна L_f m_i, но в базисной шкале энергия льда до перехода в воду равна −L_f m_i: E_ice = − m_i L_f = −0,150 × 330 = −49,5 кДж Суммарная энергия системы относительно 0 °С воды до подогрева: E_i = E_w + E_cal + E_ice = 75,6 + 1,5 − 49,5 = 27,6 кДж 2) Всего энергии в системе после подводки Энергия увеличивается на подводимое Q = 40 кДж: E_total = E_i + Q = 27,6 + 40 = 67,6 кДж 3) Проверка, все ли лед растаял Энергия, необходимая для полного раcтаивания всего льда (при 0 °C), равна m_i L_f = 0,150 × 330 = 49,5 кДж. Данная энергия доступна: 67,6 кДж > 49,5 кДж. Значит, весь лёд растает. 4) Образовавшаяся масса воды после раcтаивания Масса воды после раcтаивания: m_total = m_w + m_i = 0,300 + 0,150 = 0,450 кг 5) Найдём конечную температуру T_f (после растапливания всего льда) В финальном состоянии всё содержимое — вода при температуре T_f, плюс калориметр с той же температурой T_f. Суммарная теплоёмкость системы приfinal = (m_total c_w) + C = (0,450 × 4,2) + 0,025 = 1,89 + 0,025 = 1,915 кДж/°С. Энергия E_total должна равняться этой емкости, умноженной на T_f: 1,915 × T_f = 67,6 → T_f ≈ 35,3 °С 6) Ответ Так как все льди растаял, искомая масса растаявшего льда равна начальной массе льда: m_melt = m_i = 150 г Итог: масса растаявшего льда = 150 г (при этом конечная температура системы ≈ 35 °С).