Колба, теплоемкостью которой можно пренебречь, содержит некоторое количество воды при 80°С, Если бросить в колбу 50 гльда при (-15°С), то в результате теплового равновесня в колбе установится температура 50°C Сколько еще нужно добавить льда при той же температуре (-15°С), чтобы охладить воду в колбе до 0°С, не замораживая ее? Теплоемкости льда и воды соответственно 2100 и 4200 Дж/(кг-°С), удельная теплота плавления льда 330 000 Дж/кг.

ответ: 160г

Объяснение:

Дано:

t1=80°C

t2=50°C

m2=50г=0,05кг

t3=-15°C

t4=0°C

c1=4200Дж/кг°С

с2=2100Дж/кг°С

λ=330000Дж/кг

m3-?

1. Для того, чтобы нагреть лед от -15°С до 50°С необходимо следующее количество тепла:

Q2=c2*m2*(t4-t3)+λm+c1*m2*(t2-t4)=2100*0,05*(0+15)+330000*0,05+4200*0,05*(50-0)=1575+16500+10500=28575Дж

2. Это количество тепла отдала вода, охладившись до 50°. Найдем массу воды в колбе:

Q2=c2*m1*(t1-t2)

Отсюда m1=Q2/(c2*(t1-t2))=28575/(4200*(80-50)=0,23кг

Масса воды в колбе стала:

m4=m1+m2=0,23+0,05=0,28кг

Для того, чтобы охладить такое количество воды от 50°С до 0°С поглощается следующее количество тепла:

Q4=c2*m4*(t2-t4)=4200*0,28*(50-0)=58800Дж

Таким количеством тепла можно нагреть и расплавить лед следующей массы:

Q4=c2*m3*(t4-t3)+λm3.

Подставим значения и получим:

2100*m3*(0+15)+330000*m3=58800Дж

361500m3=58800

m3=0,16кг=160г