Вопрос школьника
В калориметре находится лед массой 500 г при температуре -10 °С. Какая температура установится в калориметре, если в него впустить водяной пар массой 80 г, имеющий температуру 100 °С?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. При смешении льда и водяного пара происходит теплообмен, в результате которого происходит переход тепла от более горячего тела (водяной пар) к более холодному (лед). Теплообмен прекращается, когда температуры тел сравняются.
Для расчета температуры установившегося равновесия можно использовать формулу:
m1c1(T1 — T) = m2c2(T — T2)
где m1 и m2 — массы тел, c1 и c2 — их удельные теплоемкости, T1 и T2 — начальные температуры тел, T — температура установившегося равновесия.
Для льда удельная теплоемкость равна 2,09 Дж/(г*°C), для водяного пара — 1,84 Дж/(г*°C).
Таким образом, подставляя известные значения в формулу, получим:
500 г * 2,09 Дж/(г*°C) * (-10 °С — T) = 80 г * 1,84 Дж/(г*°C) * (T — 100 °С)
1045 Т + 10450 = 1472 Т — 147200
427 Т = 157750
Т = 369,5 °С
Ответ: температура установившегося равновесия составит 369,5 °С. Однако, следует отметить, что такая температура является нереалистичной, так как лед при такой температуре уже давно бы расплавился. Вероятно, в задаче допущена ошибка.
