Вопрос школьника
В калориметре находится вода, массой m1 = 100 г при температуре t1 = 00C. В калориметр опускают кубик льда массой m2 = 20 г, имеющий температуру t2 = − 5 0C. Какой будет температура содержимого калориметра (в градусах Цельсия) после установления в нём теплового равновесия?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. При установлении теплового равновесия количество теплоты, отданное льду, равно количеству теплоты, поглощенному водой и калориметром.
Количество теплоты, отданное льду, можно вычислить по формуле:
Q1 = m2 * L,
где L — удельная теплота плавления льда, равная 334 Дж/г.
Q1 = 20 г * 334 Дж/г = 6680 Дж.
Количество теплоты, поглощенное водой и калориметром, можно вычислить по формуле:
Q2 = (m1 + m2) * c * Δt,
где c — удельная теплоемкость воды, равная 4,18 Дж/(г*°C), Δt — изменение температуры.
После установления теплового равновесия температура содержимого калориметра будет одинаковой и равной T.
Таким образом, по закону сохранения энергии:
Q1 = Q2,
6680 Дж = (100 г + 20 г) * 4,18 Дж/(г*°C) * (T — 0°C),
T = 6680 Дж / (120 г * 4,18 Дж/(г*°C)) + 0°C,
T = -10°C.
Ответ: температура содержимого калориметра после установления теплового равновесия будет равна -10°C.
