Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
q - заряд ( 50 Кл )
t - время ( 10 с )
I =
2) Q = I²R * t
I - сила тока ( 5 А )
R - сопротивление
t - время ( 1 с )
R =
p - удельное электрическое сопротивление ( для меди 0,017 Ом * мм² / м )
l - длина провода ( 4 м )
S - площадь сечения ( 2 мм² )
R = = 0,017 * 2 = 0,034 Ом
Q = 5² * 0,034 * 1 = 25 * 0,034 = 0,85 Дж
3) η = * 100 %
А затраченная = =
U - напряжение ( 220 В )
I - сила тока ( 5 А )
t - время ( 1 мин = 60 с )
η - КПД = 80 % = 0,8
А з = = 82500 Дж
4) U =
A - работа ( 600 Дж )
q - заряд ( 15 Кл )
U =
5) F = ---------------->
F - сила ( 7,2 * 10⁻⁴ = 0,00072 Н )
r - расстояние ( 10 мм = 0,01 м )
k - коэффициент пропорциональности ( 9 * 10⁹ Н * м² / Кл² )
= = 8 Кл
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
(1)
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ :
(2)
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
(4)
Теперь из 4 выражаем m₂:
(5)
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
кг
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.