1. В калориметре находится лёд при температуре −10°С. В него добавляют 50 г воды, имеющей температуру 30°С. После установления теплового равновесия температура содержимого калориметра оказалась равной −2°С. Определите первоначальную массу льда в калориметре. Теплообменом с окружающей средой и теплоёмкостью калориметра пренебречь.
Решение.
Количество теплоты, необходимое для нагревания льда, находящегося в калориметре, от температуры до температуры ![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/93/93a1b0458c7b960da63225b027152373.svg)
![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/ab/abeb2460d8a0b7b3bc64961fad4ee877.svg)
Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении воды от до ![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/a6/a651f31a9094f2d45e41e4e16be6ba83.svg)
![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/a0/a0d47543e2dd3839c465ee6e4428bff2.svg)
Количество теплоты, выделяющееся при отвердевании воды при ![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/e4/e4ff2867ee6e8801f181ddde0febead1.svg)
![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/34/349d16ff4c54465010c5485fe7303b9e.svg)
Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении льда, полученного из воды, от температуры до температуры ![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/43/4394a5c51f948ef5e44a9b062327ca5f.svg)
![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/f1/f10183752215c754f2afe185e3319a97.svg)
Уравнение теплового баланса: ![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/a2/a2c15c7273530850e36d38028e8d5f1c.svg)
Объединяя полученные уравнения, получаем: ![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/43/435f40237402aa8df4248d563f2c2d97.svg)
2. В калориметре находился лед при температуре Какой была масса льда, если после добавления в калориметр воды, имеющей температуру и установления теплового равновесия температура содержимого калориметра оказалась равной причем в калориметре была только вода?
Решение.
Количество теплоты, полученное при нагреве льда, находящегося в калориметре, до температуры : (1).
Количество теплоты, полученное льдом при его таянии при (2).
Количество теплоты, отданное водой при охлаждении её до (3).
Уравнение теплового баланса: (4).
Объединяя (1)—(4), получаем:
![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/b0/b0f217dcae714a7591125bdef061c398.svg)
Ответ: ![](https://ege.sdamgia.ru/formula/svg/47/478dd12a53bd4f1fd03c6174ef25f345.svg)
3. Сколько необходимо сжечь спирта чтобы m=2 кг льда взятого при -50С, расплавить и 1 кг полученной воды превратить в пар, если КПД установки 40%.
нагревание льда от -50С до 00С
Q1=c1m*(t2-t1)=2100*2*(0-(-5))=21 кДж
плавление льда массой 2 кг
Q2=λm =330 кДж/кг * 2 кг = 660 кДж
нагревание воды массой 2 кг от 00С до 1000С
Q3 = c2m*(t3-t2) =4200*2*(100-0)=840 кДж
испарение воды массой 1 кг
Q4= Lm2 =2260 кДж\кг * 1 кг = 2260 кДж
полезная энергия
Q=Q1+Q2+Q3+Q4=21+660+840+2260 =3781 кДж
КПД спиртовки 40% (0.4)
полная энергия при сгорании W=Q/КПД =3781/0.4 =9452,5 кДж=9452500 Дж
масса спирта
m=W/q =945200 / (2.7*10^7)=0.35 кг=350 г
|