Вопрос школьника
Латунная гиря массой 1 кг, нагретая до 100 °С, положена в ледяной калориметр (в куске льда выдолблено углубление и закрыто другим куском льда, рис. 65). Сколько граммов льда растает в этом калориметре, если температура гири понизится до 0 °С
Ответ от учителя
Для решения этой задачи необходимо использовать закон сохранения теплоты. При контакте горячей латунной гири с льдом происходит теплообмен, в результате которого тепло отдается гирей и поглощается льдом. Таким образом, количество теплоты, отданное гирей, равно количеству теплоты, поглощенному льдом.
Для расчета количества теплоты, отданного гирей, воспользуемся формулой:
Q = mcΔT,
где Q — количество теплоты, отданное гирей, m — масса гири, c — удельная теплоемкость латуни, ΔT — изменение температуры гири.
Для расчета количества теплоты, поглощенного льдом, воспользуемся формулой:
Q = ml,
где Q — количество теплоты, поглощенное льдом, m — масса растаявшего льда, l — удельная теплота плавления льда.
Таким образом, уравняв эти два выражения, получим:
mcΔT = ml
m = (mcΔT) / l
Для расчета количества растаявшего льда необходимо знать удельную теплоемкость латуни и удельную теплоту плавления льда. Удельная теплоемкость латуни составляет около 0,38 Дж/(г*°C), а удельная теплота плавления льда — 334 Дж/г.
Подставляя известные значения в формулу, получим:
m = (1 кг * 0,38 Дж/(г*°C) * (100 °C — 0 °C)) / 334 Дж/г ≈ 0,114 г
Таким образом, в калориметре растает около 0,114 г льда.
