В стакан калориметра налили 150 г воды. Начальная температура калориметра и воды 55 °C. В эту воду опустили кусок льда, имевшего температуру 0 °C. После того как наступило тепловое = весие, температура воды в калориметре стала 5 °C. Определите массу льда. Теплоемкостью калориметра пренебречь. Удельную теплоту плавления льда принять = й 3,3·105 Дж/кг. Ответ приведите в граммах и округлите до целого числа.
💡 Пошаговый разбор и решение:
При контакте тел с разной температурой, между ними начинается теплообмен. он продолжается до тех пор, пока температуры тел не выровняются. Так как система находится в калориметре, теплопотерями можно пренебречь. На плавление льда требуется количество теплоты $Q_1= m_л\lambda$ и его нагревание $Q_2=m_лc ( t - t_пл$ при охлаждении воды выделяется количество теплоты $Q_3=cm_в ( t - t_2 )$
Составим уравнение теплового баланса:
$Q_1 + Q_2 + Q_3=0$
$m_л\lambda + + cm_л ( t - t_пл ) + cm_в ( t - t_1 ) =0$
В итоге, масса растаявшего льда равна
$m_л= $\frac{c_в}{m_в}$ ( t_1 - t ) \lambda + ct = \frac{0,15кг \cdot 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot ( 55 - 5 ) ^{\circ} С}{3,3 \cdot 10 в степени 5 Дж/кг + 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 5 ^{\circ} С} =0,090кг=90г$ $m_л= $\frac{c_в}{m_в}$ ( t_1 - t ) \lambda + ct =$
$= \frac{0,15кг \cdot 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot ( 55 - 5 ) ^{\circ} С}{3,3 \cdot 10 в степени 5 Дж/кг + 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 5 ^{\circ} С} =0,090кг=90г$ $m_л= $\frac{c_в}{m_в}$ ( t_1 - t ) \lambda + ct =$
$= \frac{0,15кг \cdot 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot ( 55 - 5 ) ^{\circ} С}{3,3 \cdot 10 в степени 5 Дж/кг + 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 5 ^{\circ} С} =$
$=0,090кг=90г$
Ответ: 90 г.
Составим уравнение теплового баланса:
$Q_1 + Q_2 + Q_3=0$
$m_л\lambda + + cm_л ( t - t_пл ) + cm_в ( t - t_1 ) =0$
В итоге, масса растаявшего льда равна
$m_л= $\frac{c_в}{m_в}$ ( t_1 - t ) \lambda + ct = \frac{0,15кг \cdot 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot ( 55 - 5 ) ^{\circ} С}{3,3 \cdot 10 в степени 5 Дж/кг + 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 5 ^{\circ} С} =0,090кг=90г$ $m_л= $\frac{c_в}{m_в}$ ( t_1 - t ) \lambda + ct =$
$= \frac{0,15кг \cdot 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot ( 55 - 5 ) ^{\circ} С}{3,3 \cdot 10 в степени 5 Дж/кг + 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 5 ^{\circ} С} =0,090кг=90г$ $m_л= $\frac{c_в}{m_в}$ ( t_1 - t ) \lambda + ct =$
$= \frac{0,15кг \cdot 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot ( 55 - 5 ) ^{\circ} С}{3,3 \cdot 10 в степени 5 Дж/кг + 4200Дж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 5 ^{\circ} С} =$
$=0,090кг=90г$
Ответ: 90 г.
Правильный ответ:
90 г
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 103685 • Задание №6
Искусственный спутник вращается вокруг Земли, при этом высота полета уменьшилась с 400 км до 300 км. Как измен...
ID 104703 • Задание №9
[рис.] На рисунке показано расширение газообразного гелия двумя способами: 1–2 и 3–4. Найдите отношение $дробь...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 2
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | 0
Максимальный балл | 2
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 2
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | 0
Максимальный балл | 2
🔗 Другие задания линии №23 по предмету Физика:
ID 107770
При температуре 250 K и давлении $1,5 умножить на 10 в степени левая круглая скобка 5 правая кр...
ID 107771
Одноатомный идеальный газ в количестве $\nu$ молей поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом...
ID 107772
В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещ...
ID 107773
В термос с большим количеством льда при температуре $t_1=0 градусов С$ заливают 0,5 кг воды с т...
ID 107774
КПД тепловой машины 30%. За 10 с рабочему телу машины поступает от нагревателя 3 кДж теплоты. Ч...