В калориметр, удельная теплоемкость которого пренебрежимо мала, налили 200 г воды при температуре +5 °C и положили туда 100 г льда при температуре −5 °C. Какая температура установится в сосуде?
💡 Пошаговый разбор и решение:
Определим, сколько тепла выделится при охлаждении 200 г воды от +5 °C до 0 °C:
$Q_в=c_вm_в\Delta T=4200Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,2кг \cdot ( 5 в степени о С - 0 в степени о С ) =4200 Дж$ $Q_в=c_вm_в\Delta T=$
$=4200Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,2кг \cdot ( 5 в степени о С - 0 в степени о С ) =4200 Дж$ $Q_в=c_вm_в\Delta T=$
$=4200Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,2кг \cdot ( 5 в степени о С - 0 в степени о С ) =$
$=4200 Дж$
Вычислим теперь, сколько тепла необходимо для нагрева 100 г льда от -5 °C до 0 °C:
$Q_л=c_лm_л\Delta T=2100Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,1кг \cdot ( 0 в степени о С - ( - 5 в степени о С ) ) =1050 Дж$ $Q_л=c_лm_л\Delta T=$
$=2100Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,1кг \cdot ( 0 в степени о С - ( - 5 в степени о С ) ) =1050 Дж$ $Q_л=c_лm_л\Delta T=$
$=2100Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,1кг \cdot ( 0 в степени о С - ( - 5 в степени о С ) ) =$
$=1050 Дж$
$Q_в больше Q_л$ следовательно, когда весь лед нагреется до 0 °C, вода будет находится еще при ненулевой температуре. Таким образом, лед начнет превращаться в воду (все тепло, поступающее от охлаждения воды будет идти на плавление льда). Рассчитаем, сколько тепла необходимо, чтобы расплавить весь лед:
$Q_пл=\lambda_л m_л=3,3 \cdot 10 в степени 5 Дж/кг \cdot 0,1кг = 3,3 \cdot 10 в степени 4 Дж$
Это величина сильно больше, чем может дать охлаждающаяся вода. Отсюда заключаем, что после установления теплового = весия в калориметре будет находиться смесь воды и льда при температуре 0 °C.
Ответ: 0 °C.
$Q_в=c_вm_в\Delta T=4200Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,2кг \cdot ( 5 в степени о С - 0 в степени о С ) =4200 Дж$ $Q_в=c_вm_в\Delta T=$
$=4200Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,2кг \cdot ( 5 в степени о С - 0 в степени о С ) =4200 Дж$ $Q_в=c_вm_в\Delta T=$
$=4200Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,2кг \cdot ( 5 в степени о С - 0 в степени о С ) =$
$=4200 Дж$
Вычислим теперь, сколько тепла необходимо для нагрева 100 г льда от -5 °C до 0 °C:
$Q_л=c_лm_л\Delta T=2100Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,1кг \cdot ( 0 в степени о С - ( - 5 в степени о С ) ) =1050 Дж$ $Q_л=c_лm_л\Delta T=$
$=2100Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,1кг \cdot ( 0 в степени о С - ( - 5 в степени о С ) ) =1050 Дж$ $Q_л=c_лm_л\Delta T=$
$=2100Дж/ ( кг \cdot в степени о С ) \cdot 0,1кг \cdot ( 0 в степени о С - ( - 5 в степени о С ) ) =$
$=1050 Дж$
$Q_в больше Q_л$ следовательно, когда весь лед нагреется до 0 °C, вода будет находится еще при ненулевой температуре. Таким образом, лед начнет превращаться в воду (все тепло, поступающее от охлаждения воды будет идти на плавление льда). Рассчитаем, сколько тепла необходимо, чтобы расплавить весь лед:
$Q_пл=\lambda_л m_л=3,3 \cdot 10 в степени 5 Дж/кг \cdot 0,1кг = 3,3 \cdot 10 в степени 4 Дж$
Это величина сильно больше, чем может дать охлаждающаяся вода. Отсюда заключаем, что после установления теплового = весия в калориметре будет находиться смесь воды и льда при температуре 0 °C.
Ответ: 0 °C.
Правильный ответ:
0 °C
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 109036 • Задание №28
[рис.] Брусок массой 2 кг движется по горизонтальному столу. На тело действует сила $\vecF$ под углом α = 30° ...
ID 167265 • Задание №10
По международному соглашению длина волны, на которой суда передают сигнал бедствия SOS, равна 600 м. Чему равн...
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...