В калориметр, содержащий 510 г воды при температуре 20 ∘C, бросили 20 г мокрого снега. Сколько воды было в снеге, если после установления теплового равновесия температура в калориметре понизилась на 3 ∘C? Теплоёмкостью калориметра и тепловыми потерями во время эксперимента пренебречь. Вода из калориметра не выливается. Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг ⋅ ∘C), удельная теплота плавления льда — 340 кДж/кг.

m1 = 510 г = 0,51 кг

m + m2  = 20 г = 0,02 кг

t1 = 20 *C

∆t = 3 *C

___________________

m2 - ?

Решение:

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