Лабораторная работа по физике, 8 класс. Определение удельной теплоты плавления льда. Какова будет температура воды, после расплавления в ней кусочка льда (80 г) при температур 0 градусов в горячей воде (0.1 кг) температура которой равна 60 градусам по Цельсию? 35 баллов!

Ответ

Проверено экспертом

Автор - Anthony2003

Ответ:

$0^o C$

Объяснение:

Масса льда: $m = 0.08$ кг ,

начальная температура льда: $t^o = 0^o C$ ,

масса горячей воды: $M = 0.1$ кг ,

начальная температура горячей воды: $T^o = 60^o C$ ,

Уравнение теплового баланса: $Q_{OX} = Q_{PA} + Q_{HA}$ ,

т.е. теплота охлаждения воды равна сумме теплот расплавления льда и нагревания полученной воды до общей температуры $t'$ , которой достигнет при охлаждении и имевшаяся горячая вода.

$Q_{OX} = cM(T^o-t')$ , где $c = 4.19$ кДж/кг*С – удельная теплоёмкость воды; для охлаждения горячей массы $M$ , данной при $60^o C$ ;

$Q_{PA} = lambda m$ , где $lambda = 330$ кДж/кг – удельная теплота плавления льда;

$Q_{HA} = cm(t'-t^o)$ , где $c = 4.19$ кДж/кг*С – удельная теплоёмкость воды; для нагревания массы $m$ , полученной из льда;

Конечная температура воды не может оказаться ниже ноля (самоё холодное – лёд, данный при ноле). В то же время ясно, что из-за холодного льда конечная равновесная температура будет ниже начальной: $t'<T^o$ ;

Максимальная энергия $Q_{OXmax}$ , которую может отдать при остывании горячая вода может быть расчитана исходя из того, что минимально допустимая конечная температура $t'_{min}=0$ .

$Q_{OXmax} = cM(T^o-t'_{min}) = cMT^o = 4.19 cdot 0.1 cdot 60$ кДж $= 25.14$ кДж.

Энергия $Q_{PA}$ , необходимая для расплавления всего льда:

$Q_{PA} = lambda m = 330 cdot 0.08 cdot 60$ кДж $= 26.4$ кДж.

Ясно, что даже охладив всю горячую воду мы не получим энергии достаточно для расплавления всего данного для эксперимента льда, поскольку $Q_{PA} > Q_{OXmax}$ .

Стало быть вся горячая вода остынет до нуля, а кусок льда так до-конца и не растает.

Конечная температура $t'=0^o C$ .