Question

В 5 кг воды при температуре 300К погрузили 1 кг льда при температуре плавления 273К. Какая температура установится после теплообмена?

Answer 1

Чтобы рассчитать температуру, надо понять расплавится ли весь лед
сначала надо рассчитать сколько нужно теплоты для плавления имеющегося льда Q1
потом посчиттать, сколько теплоты может отдать вода при охлаждении до 0 градусов Q2
если Q1 > Q2 - весь лед не растает и окончательная температура равна нулю
если Q1 < Q2 - весь лед растает и окончательная температура вычислится из уравнения теплового баланса
*******************
Q1 = m1*L=1*335000 Дж = 335 кДж столько энергии нужно чтобы расплавить весь лед
Q2 = m2*с*(t1-0)=5*4200*(300-273) Дж = 567000 Дж = 567 кДж - столько энергии может выделить вода до начала замерзания

так как Q1 < Q2 - весь лед расстает

m1*L+m1*c*(t-0) = m2*c*(t1-t)
(m1+m2)*c*t= m2*c*t1 - m1*L
t=(m2*c*t1 - m1*L)/((m1+m2)*c) =(Q2 - Q1)/((m1+m2)*c) =(567000 - 335000)/((1+5)*4200) C = 9,206349 C ~ 9,2 C = 282,2 К