Сколько граммов воды при температуре 0 °С нужно добавить в калориметр, содержащий 200 г льда при температуре

Morskoy_Cvetok_8999

55

Для решения данной задачи мы можем использовать закон сохранения тепла. При достижении равновесия, количество полученного от воды тепла будет равно количеству потерянного льдом тепла. Давайте разделим наше решение на несколько шагов:

Шаг 1: Определение количества тепла, необходимого для нагрева льда до температуры плавления:

Лёд имеет температуру –16 °С, а его плавление происходит при температуре 0 °С. Поэтому нам нужно поднять температуру льда с –16 °С до 0 °С.

Мы знаем, что у воды есть удельная теплоёмкость, равная 4.18 Дж/(г·°С), что означает, что единица массы воды потребляет 4.18 Дж тепла для изменения температуры на 1 °C.

Таким образом, чтобы нагреть 200 г льда с –16 °С до 0 °С, нам нужно:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество тепла (джоулей), которое нужно передать льду,
m - масса льда (г), равная 200 г,
c - удельная теплоёмкость воды (Дж/(г·°С)), равная 4.18 Дж/(г·°С),
ΔT - изменение температуры (°С), равное 0 °С - (-16 °С) = 16 °С.

Подставляя значения, получим:
Q = 200 г * 4.18 Дж/(г·°С) * 16 °С.

Вычисляя это выражение, получаем количество тепла, необходимое для нагрева льда до температуры плавления.

Шаг 2: Определение количества тепла, который поглотит вода при охлаждении от 0 °С до 16 °С:

Теперь нам нужно учесть, что вода, добавленная в калориметр, охладится от 0 °С до 16 °С и выдаст определенное количество тепла.

Мы используем ту же удельную теплоемкость воды (4.18 Дж/(г·°С)) и вычисляем количество переданного тепла:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество тепла (джоулей), которое отдаст вода,
m - масса воды (г) (неизвестная),
c - удельная теплоёмкость воды (Дж/(г·°С)), равная 4.18 Дж/(г·°С),
ΔT - изменение температуры (°С), равное 16 °С - 0 °С = 16 °С.

Обратите внимание, что нам известно, что количество тепла, переданное льду, должно быть равным количеству тепла, которое поглотит вода. Поэтому мы можем записать следующее уравнение:
200 г * 4.18 Дж/(г·°С) * 16 °С = m * 4.18 Дж/(г·°С) * 16 °С.

Шаг 3: Вычисление значения неизвестной массы воды:

Теперь мы можем решить это уравнение, чтобы найти значение неизвестной массы воды:
200 г * 4.18 Дж/(г·°С) * 16 °С = m * 4.18 Дж/(г·°С) * 16 °С.

Упрощая это уравнение, получаем:
200 г = m.

Таким образом, для достижения равновесия нам нужно добавить 200 г воды при температуре 0 °С в калориметр.