В калориметр, содержащий m1=300г воды при температуре t1=10C, погружают m2=300г льда при...

Сегодня примерно в 10:19 на наш email ящик поступил вопрос, который наши модераторы от-несли к категории Разное. Постараемся дать на него полноценный ответ.

Тема вопроса с пояснением

В калориметр, содержащий m1=300г воды при температуре t1=10C, погружают m2=300г льда при температуре t2=-20C. Какую температуру будет иметь содержимое калориметра после того, как установится тепловое равновесие? Что и в каком количестве будет находится при этом в калориметре? Теплоемкость калориметра пренебречь.

Ответ с привлечением экспертов

Среди нашей команды есть эксперты, которые успешно отвечают на вопросы из рубрики "Физика". Напомним, что вы задали следующий вопрос:

И сразу же ответим на него:

После проведенного совещания с другими специалистами нашего сервиса, мы склонны пола-гать, что правильный ответ на заданный вами вопрос будет звучать следующим образом:

Для охлаждения до температуры замерзания у воды м1=300 г нужно забрать энергию
Q1 = m1*C*T = 0,3*4200*10 = 12600 Дж
для замерзания воды м1=300 г нужно забрать энергию
Q2 = m1*L = 0,3*335000 = 100500 Дж
для нагрева до температуры плавления м2=300 г льда нужно сообщить энергию
Q3 = m2*с*t = 0,3*2100*20 = 12600 Дж
для плавления м2=300 г льда нужно сообщить энергию
Q4 = m2*L = 0,3*335000 = 100500 Дж
так как Q1 < Q3 + Q4 - энергии остывшей воды не хватит чтобы нагреть и растопить весь лед
так как Q1+Q2 > Q3 - энергии затраченной на нагрев льда до температуры плавления воды не хватит чтобы охладить и заморозить всю воду
значит тепловое равновесие наступит при 0 С
В данном случае Q1 = Q2 - значит в состоянии теплового равновесия масса льда и масса воды останутся равны исходным значениям (300г льда и 300г воды)

Q1 - нагревание льда до 0
Q1= m2*c2*20
Q1=0,3*2100*20=12600 Дж

Q2 - растопление льда
Q2=3,4*10^5*0,3=102000 Дж

Q3 - охлаждение воды
Q3=с1*м1*10
O3=4200*0,3*10=12600 Дж

Что бы лед растопился Q3 должен быть равен Q1 u Q2, но, так как они не равны - лед не растопится

Ответ: В калориметре останется 300 грамм воды при 0 градусов и 300 грамм льда при 0 градусов