В калориметр, в котором находилось 2,5 л воды с температурой 5градусовС, положили 800 г...

Question

В калориметр, в котором находилось 2,5 л воды с температурой 5градусовС, положили 800 г льда. Когда температура воды перестала меняться, оказалось, что льда стало на 84 г больше. Определите начальную температуру льда. Теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Удельная теплоемкость льда - 2,1 кДж / (кг · 0С), воды - 4,2 кДж / (кг · 0С), удельная теплота плавления льда - 330 кДж / кг.

Answer 1

Поскольку в конечном состоянии имеем смесь воды и льда в термо-равновесии, можно сделать вывод: температура конечного состояния
t₀ = 0° C
При остывании воды с
 t₁ = 5° C до температуры конечного состояния выделилось следующее количество теплоты:
Q₁ = C₁m₁(t₁ - t₀) = 4200*2.5*5 = 52500 Дж,
где
С₁ = 4200 Дж кг⁻¹град⁻¹ - удельная теплоёмкость воды
m₁ = 2.5 кг - масса воды (поскольку по исходному определению килограмма, 1 кг чистой воды занимает объём 1 куб дм или 1 литр).
При кристаллизации 84 граммов воды выделилось
Q₂ = m'λ = 0.084*330 000 = 27720 Дж
где
m' = 84 г = 0,84 кг - масса отвердевшей воды
λ = 330 000 Дж кг⁻¹ - удельная теплота кристаллизации воды
Это тепло пошло на нагрев льда с искомой температуры
t₃ до конечной температуры t₀ = 0° C
Q = C₂m₂(t₀ - t₃) = Q₁ + Q₂
-t₃ = (Q₁ + Q₂)/C₂m₂ - t₀ = (52500 + 27720)/(2100*0.8) = 47,75° C
где
С₂ = 2100 Дж кг⁻¹ град⁻¹ - удельная теплоёмкость льда
m₂ = 800 г = 0,8 кг - масса льда

Начальная температура льда составляла -48° C

Answer 2

Итак рассматриваем несколько явлений, во-первых, охлаждение воды
Q=cm(t1-t0) t0=5 t1=0
После этого рассматриваем ледообразование, кристализацию
Q=L(лямнда)M(образовавшегося льда)
Суммируем оба Q, получаем некоторое количество энергии
Это количество энергии равно Q плавления льда, или нагревание его
Q=cm(t1-t0) из этого находим (t1-t0)