Поскольку температура t после установления теплового равновесия будет
лежать между -5 и 0С, что ниже температуры плавления льда - замерзания
воды, то в конце теплообмена в калориметре будет один лед. Вода, начиная
замерзать сразу (т. к. ее начальная температура равна 0С) , отдаст
часть своей энергии при замерзании, а другую часть - при понижении
температуры вновь образовавшегося льда от 0 до tC. Общее количество
теплоты отдаваемой водой Qw= mw* L+mw* cw* (0-t) (1). Первоначальный же
лед, нагреваясь от температуры -5 до tС, приобретет теплоту Qa= ma* ca*
(t-(-5)) (2). Исходя из теплового баланса приравниваем (1) и (2) и из
полученного уравнения определяем t: mw* L- mw* cw* t= ma* ca* (t+ 5).
t=(mw* L- 5ma* ca)/(mw* cw+ ma* ca)= (0,1*332- 5* 0,02* 2100)/(0,1*
4200+ 0,02* 2100)= 0,264C. Итак, вопреки ожиданию температура оказалась
положительной. Значит, первоначальная версия о замерзании всего
количества воды оказалась неверной (из-за небольшого количества льда; но
предугадать такой исход было трудно - расчет был необходим) . Новая - и
теперь окончательная версия: вода замерзнет лишь частично, сохраняя
свою начальную температуру, нарашивая первоначальный лед, который
понизит свою температуру до температуры воды, т. е. до 0С. Иначе говоря,
ИСКОМАЯ ТЕМПЕРАТУРА - ТО ЖЕ 0С!