Вкалориметр, содержащий 510 г воды при температуре 20 ∘c, бросили 20 г мокрого снега. сколько воды было в снеге, если после установления теплового равновесия температура в калориметре понизилась на 3 ∘c? теплоёмкостью калориметра и тепловыми потерями во время эксперимента пренебречь. вода из калориметра не выливается. удельная теплоёмкость воды равна 4200 дж/(кг ⋅ ∘c), удельная теплота плавления льда — 340 кдж/кг.

m1 = 510 г = 0,51 кг

m + m2  = 20 г = 0,02 кг

t1 = 20 *C

∆t = 3 *C

m2 - ?

 

Вода, находящаяся в калориметре бyдет охлаждаться: Q1  = cm1∆t

 

Снег в комке будет таять: Q2 = λm  и затем образовавшаяся вода будет нагреваться от 0 *С до t-∆t  = 17

*C:Q3 = cm( t-∆t -0). Вода в комке снега будет нагреваться: Q4 = cm2( t-∆t -0)

 

Составим уравнение теплового баланса:

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

cm1∆t = λm + cm( t-∆t -0) + cm2( t-∆t -0), m = 0.02 - m2

cm1∆t = λ(0.02-m2) + c(0.02-m2)( t-∆t ) + cm2( t-∆t)

4200*0.51*3 = 340000(0,02-m2) + 4200(0.02-m2)*17 + 4200m2*17

6426 = 6800 - 340000m2 + 1428 - 71400m2 + 71400m2

m2 = 0.0053кг = 5,3 г

Хорошо, давайте разберем задачу по шагам.

1. Найдем количество теплоты, которое передало снегу калориметру:
Передача тепла описывается формулой: Q = mcΔt, где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, Δt - изменение температуры.
Передаваемое количество теплоты равно полученному. В данном случае, уравнение будет выглядеть следующим образом: mcΔt = mcΔt.
Мы знаем, что масса снега равна 20 г, а масса воды в калориметре - 510 г. Чтобы найти m (массу воды в снеге), воспользуемся следующим соотношением:
масса снега + масса воды в снеге = масса воды в калориметре:
20 г + m = 510 г.
Отсюда находим m:
m = 510 г - 20 г = 490 г.

2. Теперь найдем количество теплоты, которое передало снегу калориметру, используя уравнение:
mcΔt = mcΔt.
Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг * °C), поэтому умножаем массу воды на удельную теплоемкость и на изменение температуры:
20 г * 4200 Дж/(кг * °C) * Δt = 490 г * 4200 Дж/(кг * °C) * Δt.
Граммы и килограммы сокращаются, и у нас остается:
20 * 4200 * Δt = 490 * 4200 * Δt.

3. Теперь найдем, сколько теплоты ушло на плавление льда:
m * Л = Q.
Мы уже нашли m - массу воды в снеге, равную 490 г, и удельную теплоту плавления льда Л, равную 340 кДж/кг.
Переведем Л в Дж/г: 340 кДж/кг * (1000 г/кг) = 340000 Дж/кг.
Теплоемкость вещества можно перевести в теплоту по формуле: Q = mc, где m - масса вещества, c - удельная теплоемкость.
Таким образом, количество теплоты, уходящее на плавление льда, равно: 490 г * 340000 Дж/кг = 166600000 Дж.

4. Теперь мы знаем, что количество теплоты, уходящее на плавление льда, равно количеству теплоты, переданному снегу калориметру:
166600000 Дж = 20 * 4200 * Δt.
Мы знаем, что Δt = -3 °C (температура понизилась на 3 °C), поэтому подставляем это значение:
166600000 Дж = 20 * 4200 * (-3).
Умножаем и сокращаем:
166600000 Дж = -252000 * 20.
Делим обе части на 20:
166600000 / 20 Дж = -252000.
Получаем:
8330000 Дж = -252000.

5. Нам нужно найти количество воды в снеге, поэтому используем выражение m = 490 г - масса снега.
m = 490 г - 20 г = 470 г.

Итак, ответ: количество воды в снеге составляет 470 г.