При какой температуре будет охлажден лимонад, если в стакан налили 300 мл лимонада при 36 °C, а в него бросили

  • 57
При какой температуре будет охлажден лимонад, если в стакан налили 300 мл лимонада при 36 °C, а в него бросили 10 одинаковых кубиков льда с ребром 1,5 см, имеющих температуру 0 °C? Считайте, что потери теплоты и теплоемкость стакана пренебрежимо малы. Лимонад можно считать водой, а плотность льда равна 900 кг/м³. Ответ округлите до десятых.
Искрящийся_Парень
50
Чтобы решить эту задачу, нам нужно воспользоваться законом сохранения тепла. Зафиксируем, что система здесь представляет собой стакан с лимонадом и кубиками льда. При смешении этих двух компонентов произойдет теплообмен, и тепло будет переходить от лимонада к льду до достижения равновесия.

Для начала, нам нужно выяснить, сколько тепла будет передано от лимонада к льду при достижении равновесия. Для этого мы можем воспользоваться формулой:

\( Q = mc\Delta T \),

где \( Q \) - количество тепла, \( m \) - масса вещества, \( c \) - удельная теплоемкость, а \( \Delta T \) - изменение температуры.

Наша цель - найти изменение температуры, поэтому мы можем переписать формулу следующим образом:

\( \Delta T = \frac{Q}{mc} \).

Сначала найдем массу лимонада. Для этого воспользуемся формулой плотности:

\( \rho = \frac{m}{V} \),

где \( \rho \) - плотность, \( m \) - масса, а \( V \) - объем.

Подставляя известные значения, получаем:

\( 900 \, \text{кг/м}^3 = \frac{m}{0.3 \, \text{л}} \).

Переведем 0.3 л в кг, учитывая, что 1 л = 1 кг (плотность воды):

\( m = 0.3 \, \text{кг} \).

Теперь найдем изменение температуры:

\( \Delta T = \frac{Q}{mc} \).

Количество тепла (\( Q \)) передано от лимонада к льду. Так как мы считаем, что потери теплоты и теплоемкость стакана пренебрежимо малы, то это количество тепла будет равно количеству тепла, которое поглотили кубики льда. Мы можем найти его, используя следующую формулу:

\( Q = ml \),
где \( l \) - удельная теплота плавления.

Подставляя известные значения, получаем:

\( Q = 10 \cdot 1.5^3 \cdot l \).

Теперь мы можем найти изменение температуры:

\( \Delta T = \frac{Q}{mc} \).

Подставляя все известные значения, получаем:

\[ \Delta T = \frac{10 \cdot 1.5^3 \cdot l}{0.3 \cdot 4186} \].

Используя эту формулу, мы можем вычислить изменение температуры. Ответ округляем до десятых.