Вопрос школьника
Куску льда массой 4 кг при температуре 0 °С передали количество теплоты 1480 кДж. Расплавится ли весь лед? Какая при этом установится температура льда?
Ответ от учителя
Для ответа на данный вопрос необходимо знать теплоту плавления льда, которая равна 334 кДж/кг. Это означает, что для того чтобы расплавить 1 кг льда, необходимо передать ему 334 кДж теплоты.
Таким образом, для расплавления куска льда массой 4 кг потребуется:
334 кДж/кг * 4 кг = 1336 кДж
То есть, чтобы расплавить весь лед, необходимо передать ему 1336 кДж теплоты. Однако, в условии задачи указано, что передано количество теплоты 1480 кДж. Это значит, что весь лед расплавится, а оставшаяся теплота будет использована для нагрева расплавленной воды.
Чтобы определить, какая температура установится у льда после его расплавления, необходимо воспользоваться формулой теплового баланса:
Q1 + Q2 = m * c * ΔT
где Q1 — количество теплоты, переданное льду для его расплавления (1336 кДж), Q2 — количество теплоты, переданное расплавленной воде для ее нагрева, m — масса расплавленной воды, c — удельная теплоемкость воды (4,18 кДж/кг*°C), ΔT — изменение температуры.
После расплавления льда получится 4 кг воды. Подставляя известные значения в формулу, получим:
1336 кДж + Q2 = 4 кг * 4,18 кДж/кг*°C * ΔT
Q2 = (1480 кДж — 1336 кДж) = 144 кДж
4 кг * 4,18 кДж/кг*°C * ΔT = 144 кДж
ΔT = 8,65 °C
Таким образом, после расплавления льда установится температура 8,65 °C.
