Иногда во время походов пресную воду получают из снега. Туристы, чтобы не " сжечь" посуду, предварительно смешали в ведре снег массой m1=4, 2кг при температуре плавления t1=0…
Иногда во время походов пресную воду получают из снега. Туристы, чтобы не " сжечь" посуду, предварительно смешали в ведре снег массой m1=4, 2кг при температуре плавления t1=0 градуса Цельсия и воду массой m2=4, 0кг при температуре t2= 55 градуса Цельсия. После наступании теплового равновесия часть снега в ведре оказалась нерасплавленной. Определите массу не расплавленного снега, если потерями энергии пренебречь. Удельная теплоёмкость воды c=4, 2кДж/кг* градус Цельсия, удельная теплота плавления снега h=3, 3 * 10^ 5 Дж/кг
Задача по физике (8 класс, цель: понять)
Даны:
- Масса снега m1 = 4,2 кг, температура t1 = 0 °C (льдена кристаллы при 0 °C).
- Вода m2 = 4,0 кг, температура t2 = 55 °C.
- Удельная теплоёмкость воды c = 4,2 кДж/(кг·°C) = 4200 Дж/(кг·°C).
- Удельная теплота плавления льда h = 3,3 × 10^5 Дж/кг.
Пусть часть снега расплавилась, образовавшаяся вода и расплавленная вода будут при финальной температуре 0 °C (так как остаётся нерасплавленный лёд). Пусть расплавилось m_melt кг льда, тогда unmelted снег масса m_uns = m1 − m_melt.
- Энергия, которой делится охлаждающаяся тепловая энергия:
- Вода массой m2 охлаждаетcя с 55 °C до 0 °C: Q_available = m2 · c · ΔT = 4,0 кг · 4200 Дж/(кг·°C) · (55 − 0)°C = 4,0 · 4200 · 55 Дж = 924000 Дж = 9,24 × 10^5 Дж.
- Энергия, необходимая для плавления m_melt кг льда:
- Q_melt = m_melt · h.
Так как финальная температура 0 °C и остаётся нерасплавленный лёд, вся доступная энергия идёт на плавление: m_melt = Q_available / h = 924000 Дж / (3,3 × 10^5 Дж/кг) ≈ 2,8 кг.
- Масса нерасплавленного снега: m_uns = m1 − m_melt = 4,2 кг − 2,8 кг = 1,4 кг.
Ответ: нерасплавленного снега осталось примерно 1,4 кг.
