Перед початком поїздки на моторолері водій визначив, що вітер дме на схід. однак під
час руху йому здалося, що вітер змінив свій напрямок на протилежний. за яких умов
можлива описана ситуація?

m1 = 510 г = 0,51 кг

m + m2  = 20 г = 0,02 кг

t1 = 20 *C

∆t = 3 *C

m2 - ?

 

Вода, находящаяся в калориметре бyдет охлаждаться: Q1  = cm1∆t

 

Снег в комке будет таять: Q2 = λm  и затем образовавшаяся вода будет нагреваться от 0 *С до t-∆t  = 17

*C:Q3 = cm( t-∆t -0). Вода в комке снега будет нагреваться: Q4 = cm2( t-∆t -0)

 

Составим уравнение теплового баланса:

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

cm1∆t = λm + cm( t-∆t -0) + cm2( t-∆t -0), m = 0.02 - m2

cm1∆t = λ(0.02-m2) + c(0.02-m2)( t-∆t ) + cm2( t-∆t)

4200*0.51*3 = 340000(0,02-m2) + 4200(0.02-m2)*17 + 4200m2*17

6426 = 6800 - 340000m2 + 1428 - 71400m2 + 71400m2

m2 = 0.0053кг = 5,3 г

Чтобы превратить лед в воду при условиях задачи нужно количество теплоты Q.
Q = Q1 + Q2 + Q3.
Q1 - это количество теплоты, которое потребуется для нагревания льда от -40°С до 0°С.
Q2 - это количество теплоты, которое потребуется для плавления всего куска льда при 0°С.
Q3 - это количество теплоты, которое потребуется для нагревания образовавшейся воды от 0°С до 20°С.
По условию требуется найти Q1 и Q3.
Q1 = m*c1*(t2 - t1) = m*c1*(0°C - (-40°C) ) = m*c1*40°C.
t1, t2 - начальная и конечная температура.
t1 = -40°C , t2 = 0°C
где m - это масса льда, а с1 - это удельная теплоемкость льда (табличная величина) с1 = 2,10 кДж/(кг*°С) = 2100 Дж/(кг*°С),
по условию m = 9 кг.
Q1 = 9кг * 2100Дж/(кг*°С) * 40°С = 756000 Дж = 756 кДж.
Q3 = m*c2*(t3 - t2),
где m - масса образовавшейся воды m=9 кг,
c2 - это удельная теплоемкость воды (табличная величина)
c2 = 4,19 кДж/(кг*°С)= 4190 Дж/(кг*°С)
t3, t2 - это конечная и начальная температура
t3 = 20°C, t2 = 0°C
Q3 = 9кг * 4190Дж/(кг*°С) * (20°С - 0°С) =
 = 9кг * 4190 Дж/(кг*°С) * 20°С = 754200 Дж = 754,2 кДж