Кусок льда, имеющий температуру 0 °C, помещен в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лед в воду температурой 20 °C, требуется количество теплоты 100 кДж. Какая температура установится внутри калориметра, если лед получит от нагревателя количество теплоты 75 кДж? Теплоемкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Чтобы превратить лед в воду, необходимо затратить энергию на плавление льда $Q_1=\lambda m$ и на нагрев получившейся воды: $Q_2= mc ( t_2 - t_1 )$ Найдем массу льда в калориметре:
$m= $\frac{Q_1}{\lambda + c ( t_2 - t_1 )}$ = \frac{100кДж}{330кДж/кг + 4,2кДж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 20 ^{\circ} С} = $\frac{100}{414}$ кг$ $m= $\frac{Q_1}{\lambda + c ( t_2 - t_1 )}$ =$
$= \frac{100кДж}{330кДж/кг + 4,2кДж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 20 ^{\circ} С} = $\frac{100}{414}$ кг$ $m= $\frac{Q_1}{\lambda + c ( t_2 - t_1 )}$ =$
$= \frac{100кДж}{330кДж/кг + 4,2кДж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 20 ^{\circ} С} =$
$= $\frac{100}{414}$ кг$
Проверим, хватит ли 75 кДж теплоты для расплавления такой массы льда:
$Q_необх= $\frac{100}{414}$ \cdot 330кДж/кг \approx 79,7кДж больше 75кДж$
Следовательно, 75 кДж теплоты недостаточно для расплавления всего имеющегося льда. Таким образом, при получении 75 кДж теплоты от внешней среды в калориметре установится температура 0 °C.
Ответ: 0 °C.
$m= $\frac{Q_1}{\lambda + c ( t_2 - t_1 )}$ = \frac{100кДж}{330кДж/кг + 4,2кДж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 20 ^{\circ} С} = $\frac{100}{414}$ кг$ $m= $\frac{Q_1}{\lambda + c ( t_2 - t_1 )}$ =$
$= \frac{100кДж}{330кДж/кг + 4,2кДж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 20 ^{\circ} С} = $\frac{100}{414}$ кг$ $m= $\frac{Q_1}{\lambda + c ( t_2 - t_1 )}$ =$
$= \frac{100кДж}{330кДж/кг + 4,2кДж/ ( кг \cdot ^{\circ} С ) \cdot 20 ^{\circ} С} =$
$= $\frac{100}{414}$ кг$
Проверим, хватит ли 75 кДж теплоты для расплавления такой массы льда:
$Q_необх= $\frac{100}{414}$ \cdot 330кДж/кг \approx 79,7кДж больше 75кДж$
Следовательно, 75 кДж теплоты недостаточно для расплавления всего имеющегося льда. Таким образом, при получении 75 кДж теплоты от внешней среды в калориметре установится температура 0 °C.
Ответ: 0 °C.
Правильный ответ:
0 °C
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 106116 • Задание №14
Точечный источник света находится в емкости с жидкостью и опускается вертикально вниз от поверхности жидкости....
ID 167819 • Задание №17
Используя динамометр, стакан с водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для определения выталк...
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...