Так как «теплоёмкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь», то вся энергия W1 = 200 кДж, выделяемая электронагревателем в первом случае, пойдет на плавление льда (Q1) и нагревание полученной воды (Q2), т.е.W1 = Q1 + Q2,где Q1 = λ∙m, Q2 = c∙m∙(t2 – t1), t2 = 10°C, t1 = 0°C, λ = 330 кДж/кг, с = 4,19 кДж/(кг∙°С). ТогдаW1 = λ∙m + c∙m∙(t2 – t1). (1)Аналогично, уравнение (1) можно записать и для второго случая, когда W2 = 120 кДж, а новая температура внутри калориметра t3.W2 = λ∙m + c∙m∙(t3 – t1). (2)Так как мы не знаем (а не зная массы, не может предварительно посчитать), хватит ли этой энергии для полного плавления льда или нет, то поступим так: если температура t3 получиться меньше 0°С, значит весь лед не расплавится и температура t3 будет 0°С.Решим систему уравнений (1) и (2). Например,W1W2=λ⋅m+c⋅m⋅(t2−t1)λ⋅m+c⋅m⋅(t3−t1)=λ+c⋅(t2−t1)λ+c⋅(t3−t1),λ+c⋅(t3−t1)=W2W1⋅(λ+c⋅(t2−t1)),t3=1c⋅(W2W1⋅(λ+c⋅(t2−t1))−λ)+t1,t3 = –26 °C < 0 °C. Тогда согласно нашему предположению, весь лед не растает иt3 = 0°С Найдем из уравнения (1) массу m льда и посчитаем Q1:m=W1λ+c⋅(t2−t1),Q1=m⋅λ=W1⋅λλ+c⋅(t2−t1),Q1 = 177 кДж. Получили, что Q1 > W2 (120 кДж), т.е. во втором случае энергии не хватает для того, чтобы полностью расплавить весь лед.ответ. 4) 0 °С.
m = ρV = ρabh - масса льда
Q = mλ = m'q - тепловой баланс
m' = mλ/q = ρabhλ/q - масса угля
N = m'/μ = ρabhλ/(μq) - искомое количество вагонов
Здесь
ρ = 900 кг/м³ - плотность льда
а = 65000 м - длина покрова льда
b = 300 м - ширина покрова льда
h = 0.6 м - толщина покрова льда
λ = 330 000 Дж/кг - удельная теплота плавления льда
μ = 50 000 кг/вагон - грузоподъёмность вагона
q = 27 000 000 Дж/кг - удельная теплота сгорания угля
N = 900*65000*300*0.6*330000/(50000*27000000) = 2574 вагонов (при условии, что всё тепло от сгорания угля пойдёт на расплав ледового покрова Невы)