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:
Объяснение:
Для жидкости 2:
По графику 2
V₂ = 1 см³ = 10⁻⁶ м³
m₂ = 2 г = 2*10⁻³ кг
ρ₂ = m/V = 2*10⁻³ кг/10⁻⁶ м³ = 2000 кг/м³ Это в СИ
в г/см³: ρ₂ = m/V = 2 г/1 см³ = 2 г/см³
Для смеси:
Смешали 0,8 + 0,2 объема сосуда.
Значит в отношении 4:1.
Возьмем V₁ = 4 см³ = 4*10⁻⁶ м³ жидкости 1 ⇒ m₁ = 2 г = 2*10⁻³ кг
и V₂ = 1 см³ = 10⁻⁶ м³ жидкости 2 ⇒ m₂ = 2 г = 2*10⁻³ кг
V = V₁ + V₂
m = m₁+m₂
ρ = (m₁+m₂)/(V₁ + V₂) = 2*2*10⁻³ кг/ (4*10⁻⁶ м³ + 1*10⁻⁶ м³ ) = 0,8*10³ кг/м³ = 800 кг/м³
Но если требуется округлить до 10-х, то может надо так же в г/см₃
тогда ρ = (m₁+m₂)/(V₁ + V₂) = (2г+2г)/(4 см³ + 1см³) = 0,8 г/см³
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:
(5)
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
кг
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.