Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
емкость конденсатора c = q/U. U1 = q1/c. Когда конденсатор подключили к батарее, ток в цепи не идет, значит нет падения напряжения на внутреннем сопротивлении батареи. В этом случае ЭДС = U1. При включении сопротивления параллельно конденсатору ток пойдет только через сопротивление, напряжение на конденсаторе равно напряжению на сопротивлении. Заряд на конденсаторе уменьшился в 1,2 раза, значит и напряжение U2 = U1/1,2. По закону Ома для полной цепи ЭДС = IR + Ir, IR = U2 = U1/1,2, ЭДС = U1; U1 = U1/1,2 + Ir; Ir = U1 - U1/1,2 = U1*(1,2 -1)/1,2 = U1:6. Сила тока I = U2: R = (U1/1,2) : R. Внутреннее сопротивление r = U2 : I ; r = (U1 : 6) : [(U1/1,2) : R] = (U1 * 1,2 * R) : (6 * U1) ; r = 1,2 * 15/6 = 3 Ом ответ: r = 3 Ом
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ :
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
Теперь из 4 выражаем m₂:
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.