Привет! В этой статье я расскажу о моем опыте с калориметром и расчетом количества поглощаемой теплоты в различных состояниях. В данном случае мы имеем калориметр, в котором содержится 350 г льда при температуре -10 °С, и в которой мы добавляем 3 кг воды. После установления теплового равновесия в калориметре оказалась вода при температуре 5 °С. Удельная теплота плавления льда составляет 330 кДж/кг.
а) Для начала, давайте рассчитаем, сколько теплоты поглотил лёд, чтобы нагреться до температуры плавления. При этом мы знаем, что масса льда равна 350 г.
Используя формулу для расчета теплоты, мы можем записать⁚
Q m * c * ΔT
Где⁚ Q ⎯ количество поглощаемой теплоты, m ౼ масса вещества, c ౼ удельная теплоемкость, ΔT ౼ изменение температуры.
В данном случае, ΔT 0 ౼ (-10) 10 °С٫ так как лёд нагревается до температуры плавления.
Теперь, подставив известные значения в формулу, получим⁚
Q 0.35 кг * 2.09 кДж/кг °С * 10 °С 7.315 кДж.
Таким образом, лёд поглощает около 7.315 кДж теплоты, чтобы нагреться до температуры плавления.
б) Теперь перейдем к расчету количества теплоты, которое поглощает лёд, чтобы превратиться в воду при температуре плавления. В данном случае, мы знаем массу льда (350 г) и удельную теплоту плавления (330 кДж/кг).
Используя формулу⁚
Q m * L
Где⁚ Q ౼ количество поглощаемой теплоты, m ⎯ масса вещества, L ౼ удельная теплота плавления.
Подставляя значения, получим⁚
Q 0.35 кг * 330 кДж/кг 115.5 кДж.
Таким образом, лёд поглощает около 115.5 кДж теплоты, чтобы превратиться в воду при температуре плавления.
в) Теперь давайте найдем начальную температуру воды в калориметре. Мы знаем, что после установления теплового равновесия температура воды стала 5 °C.
Используя формулу⁚
Q m * c * ΔT
где Q ⎯ количество поглощаемой теплоты, m ⎯ масса вещества, c ⎯ удельная теплоемкость, ΔT ⎯ изменение температуры.
Заметим, что в этом случае мы не знаем начальную температуру воды, но мы можем рассчитать количество поглощаемой теплоты.
Q (m1 * c1 * ΔT1) (m2 * c2 * ΔT2)
Где m1, c1, ΔT1 ⎯ масса, удельная теплоемкость и изменение температуры льда, а m2, c2, ΔT2 ⎯ масса, удельная теплоемкость и изменение температуры воды.
Подставляя значения, получим⁚
7.315 кДж (0.35 кг * 2.09 кДж/кг °С * (5 °C ⎯ (-10) °C)) (3 кг * 4.18 кДж/кг °С * (5 °C ౼ T))
где T ⎯ начальная температура воды.
Решая это уравнение, мы найдем, что начальная температура воды составляет примерно 18.8 °C.