Задание 7 Параграф 83 ГДЗ Мякишев 10 класс (Физика)
ИИ
Разбор
Варианты ответа:
Количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0 °С:
Q₁ = cльдаmльдаΔt = 2100 · 0,6 · 40 = 50 400 Дж.
При охлаждении воды до 0 °С выделится:
Q₂ = cводыmводыΔt = 4200 · 0,4 · 10 = 16 800 Дж.
Этого недостаточно для нагревания льда до 0 °С. Недостающая теплота выделится при замерзании части воды:
Q₃ = 50 400 − 16 800 = 33 600 Дж.
Масса замёрзшей воды:
m = Q₃/λ = 33 600/(3,3 · 10⁵) ≈ 0,10 кг.
Поскольку замёрзнет лишь часть воды, в калориметре останется смесь воды и льда. Такая смесь находится при температуре 0 °С.
Ответ: 0 °С.
Q₁ = cльдаmльдаΔt = 2100 · 0,6 · 40 = 50 400 Дж.
При охлаждении воды до 0 °С выделится:
Q₂ = cводыmводыΔt = 4200 · 0,4 · 10 = 16 800 Дж.
Этого недостаточно для нагревания льда до 0 °С. Недостающая теплота выделится при замерзании части воды:
Q₃ = 50 400 − 16 800 = 33 600 Дж.
Масса замёрзшей воды:
m = Q₃/λ = 33 600/(3,3 · 10⁵) ≈ 0,10 кг.
Поскольку замёрзнет лишь часть воды, в калориметре останется смесь воды и льда. Такая смесь находится при температуре 0 °С.
Ответ: 0 °С.
Проверим, может ли вода отдать достаточно энергии, чтобы лёд нагрелся до температуры плавления.
При охлаждении воды до 0 °С и её полном замерзании выделилось бы:
Q = cводыmводыΔt + λmводы =
= 4200 · 0,4 · 10 + 3,3 · 10⁵ · 0,4 =
= 148 800 Дж.
Для нагревания льда от −40 до 0 °С требуется:
Qльда = cльдаmльдаΔt =
= 2100 · 0,6 · 40 = 50 400 Дж.
Теплоты достаточно, причём вся вода не замёрзнет. Поэтому после теплообмена в калориметре будут одновременно находиться вода и лёд, а их равновесная температура равна температуре плавления льда.
Ответ: 0 °С.
При охлаждении воды до 0 °С и её полном замерзании выделилось бы:
Q = cводыmводыΔt + λmводы =
= 4200 · 0,4 · 10 + 3,3 · 10⁵ · 0,4 =
= 148 800 Дж.
Для нагревания льда от −40 до 0 °С требуется:
Qльда = cльдаmльдаΔt =
= 2100 · 0,6 · 40 = 50 400 Дж.
Теплоты достаточно, причём вся вода не замёрзнет. Поэтому после теплообмена в калориметре будут одновременно находиться вода и лёд, а их равновесная температура равна температуре плавления льда.
Ответ: 0 °С.
Предположим, что равновесие установится при 0 °С. Тогда из уравнения теплового баланса:
4200 · 0,4 · 10 + 3,3 · 10⁵ · m = 2100 · 0,6 · 40,
откуда m ≈ 0,102 кг — масса воды, которая замёрзнет. Так как 0,102 кг < 0,4 кг, часть воды останется жидкой. Следовательно, установится равновесие воды и льда при температуре 0 °С.
Ответ: 0 °С.
4200 · 0,4 · 10 + 3,3 · 10⁵ · m = 2100 · 0,6 · 40,
откуда m ≈ 0,102 кг — масса воды, которая замёрзнет. Так как 0,102 кг < 0,4 кг, часть воды останется жидкой. Следовательно, установится равновесие воды и льда при температуре 0 °С.
Ответ: 0 °С.
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Мякишев, Буховцев 10 класс, Просвещение:
В калориметре находится вода массой 0,4 кг при температуре 10 °С. В воду положили лёд массой 0,6 кг при температуре -40 °С. Какая температура установится в калориметре, если его теплоёмкость ничтожно мала?
