Какую массу льда, находящегося в теплоизолированном калориметре при температуре 0 °C, можно расплавить и нагреть полученную воду до 80 °C, если известно, что температура водяного пара составляет 100 °C, удельная теплоемкость воды равна 4,2 кДж/кг·°C, удельная теплота плавления льда составляет 330 кДж/кг, а удельная теплота парообразования воды равна 2,26 кДж/кг? Масса пара равна 400 г, и потерями энергии пренебрегаем.

Физика 8 класс Удельная теплоемкость и теплота плавления масса льда калориметр температура 0 °C расплавить лед нагреть воду температура 80 °C удельная теплоемкость воды теплота плавления льда теплота парообразования масса пара 400 г физика 8 класс теплоизолированный калориметр Новый

Для решения этой задачи нам нужно учитывать, что вся энергия, которая выделяется при конденсации водяного пара, пойдет на плавление льда и нагревание полученной воды. Давайте разберем шаги решения.

Шаг 1: Определим, сколько энергии выделяется при конденсации водяного пара.

Мы знаем, что масса водяного пара равна 400 г, что соответствует 0,4 кг. Удельная теплота парообразования воды составляет 2,26 кДж/кг. Энергия, выделяющаяся при конденсации, рассчитывается по формуле:

E1 = m * Lp,

где:

• E1 – энергия, выделяемая при конденсации,
• m – масса пара (0,4 кг),
• Lp – удельная теплота парообразования (2,26 кДж/кг).

Подставляем значения:

E1 = 0,4 * 2,26 = 0,904 кДж.

Шаг 2: Определим, сколько энергии потребуется для плавления льда.

Пусть масса льда, которую мы хотим расплавить, равна m_лед. Удельная теплота плавления льда равна 330 кДж/кг. Энергия, необходимая для плавления льда, рассчитывается по формуле:

E2 = m_лед * Lпл,

где:

• E2 – энергия, необходимая для плавления льда,
• m_лед – масса льда (в кг),
• Lпл – удельная теплота плавления льда (330 кДж/кг).

Шаг 3: Определим, сколько энергии потребуется для нагрева воды от 0 °C до 80 °C.

После плавления льда у нас получится вода, которую нужно нагреть до 80 °C. Энергия, необходимая для нагрева воды, рассчитывается по формуле:

E3 = m_лед c ΔT,

где:

• E3 – энергия, необходимая для нагрева,
• c – удельная теплоемкость воды (4,2 кДж/кг·°C),
• ΔT – изменение температуры (80 °C - 0 °C = 80 °C).

Подставляем значения:

E3 = m_лед 4,2 80 = m_лед * 336 кДж.

Шаг 4: Составим уравнение для энергии.

Вся энергия, выделяющаяся при конденсации водяного пара, пойдет на плавление льда и нагревание полученной воды. Таким образом, мы можем записать уравнение:

E1 = E2 + E3.

Подставим наши выражения:

0,904 = m_лед 330 + m_лед 336.

Шаг 5: Объединим и решим уравнение.

Объединим правую часть уравнения:

0,904 = m_лед (330 + 336), 0,904 = m_лед 666.

Теперь найдем массу льда:

m_лед = 0,904 / 666 ≈ 0,00136 кг.

Шаг 6: Переведем массу в граммы.

Чтобы получить массу в граммах, умножим на 1000:

m_лед ≈ 0,00136 * 1000 ≈ 1,36 г.

Ответ: Масса льда, которую можно расплавить и нагреть полученную воду до 80 °C, составляет примерно 1,36 г.