Теплоизолированный калометр с теплоемкостью С=35,0 Дж/ градус Цельсия находится в тепловом равновесии в него водой массой 300г при температуре 45 градусов в калометр лед массой 190г температура -15. Удельная теплоемкость 4,2кДж/кг •градус цельсия, удельная теплоемкость льда 2,1кДж/кг• на градус цельсия . Удельная теплота плавления льда 330кДж/кг

Задача относится к тепловому равновесию в калориметре с фазовыми переходами. Решим пошагово. Данные (переведём в СИ): - Теплоизолированный калориметр: C = 35,0 Дж/°C - Вода: масса m_w = 300 г = 0,300 кг, удельная теплоёмкость c_w = 4,2 кДж/(кг·°C) = 4200 Дж/(кг·°C) - Лёд: масса m_i = 190 г = 0,190 кг, удельная теплоёмкость c_i = 2,1 кДж/(кг·°C) = 2100 Дж/(кг·°C) - Удельная теплота плавления льда L_f = 330 кДж/кг = 330000 Дж/кг - Исходные температуры: вода 45 °C, лёд -15 °C - Не указано и не учитывать параметры предмета/класса — переходим к решению. 1) Определим, сколько тепла нужно, чтобы привести лёд к 0 °C и полностью его расплавить - Разогреть лёд до 0 °C: Q01 = m_i · c_i · (0 - (-15)) = 0,190 · 2100 · 15 = 5985 Дж - Растворить весь лёд: Qmelt_all = m_i · L_f = 0,190 · 330000 = 62700 Дж - Итого тепло, необходимое для доведения льда до 0 °C и полного его плавления: Q_needed_all_ice = Q01 + Qmelt_all = 5985 + 62700 = 68685 Дж 2) Определим, сколько тепла отдают вода и калориметр при охлаждении до 0 °C - Отдача тепла водой при охлаждении до 0 °C: Qw_to0 = m_w · c_w · (45 - 0) = 0,300 · 4200 · 45 = 56700 Дж - Отдача тепла калориметром при охлаждении до 0 °C: Qcal_to0 = C · (45 - 0) = 35 · 45 = 1575 Дж - Общее тепло, которое может отдать система к 0 °C: Q_total_to0 = Qw_to0 + Qcal_to0 = 56700 + 1575 = 58275 Дж 3) Сравним тепло, необходимое льду, с тем, сколько тепла может дать система к 0 °C - Q_total_to0 = 58275 Дж < Q_needed_all_ice = 68685 Дж - Значит, не весь лёд расплавится; температура не поднимется выше 0 °C. Финальная температура T_f = 0 °C. Остаток льда останется к кристаллям при 0 °C. 4) Найдём, сколько льда расплавится - Остаток тепла, доступный для плавления после доведения льда до 0 °C: Q_for_melting = Q_total_to0 - Q01 = 58275 - 5985 = 52290 Дж - Масса расплавляемого льда: m_melt = Q_for_melting / L_f = 52290 / 330000 ≈ 0,158 кг = 158 г 5) Остатки льда и итоговый состав смеси - Иcкo осталось_unmelted: m_ice_remaining = m_i - m_melt = 0,190 - 0,158 ≈ 0,032 кг = 32 г - Масса воды в смеси после плавления: m_water_final = m_w + m_melt = 0,300 + 0,158 ≈ 0,458 кг = 458 г - Температура смеси: T_f = 0 °C (как и было установлено) Ответы: - Финальная температура калориметра и смеси: 0 °C - Масса расплавленного льда: примерно 158 г - Остаток ледяной фазы: примерно 32 г - Масса получившейся воды в калориметре: примерно 458 г Краткое заключение: по сравнению с требуемым для полного расплавления льда теплом от воды и калориметра, часть льда не успела растаять, поэтому система пришла к состоянию при 0 °C с частично расплавленным льдом.