Завдання 4. Протягом 20 хв здійснювалося дугове зварювання трубопроводу при напрузі 25 в, де при перенесенні заряду була
виконана робота 600 кДж. Визначте силу струму, що споживався, та
перенесений заряд.​

Пусть в — первоначальная масса воды в калориметре, л — масса куска льда, а — начальная температура воды. По истечении урока в калориметре установилось (практически)  тепловое равновесие. Так как лёд расплавился лишь частично, установившаяся температура  в сосуде равна 0 ∘C. За время эксперимента кусок льда уменьшился втрое, то есть масса  растаявшего льда равна 2л /3 = 20 г. Запишем уравнение теплового баланса:

вв ( − 0 ∘C) = слл ⋅ 20 ∘C + ⋅ 2л 3 .

Выразив отсюда , получаем

= слл ⋅ 20 ∘C + ⋅ 2л /3 вв = 2100 Дж/(кг ⋅ ∘C) ⋅ 0,03 кг ⋅ 20 ∘C + 340000 Дж/кг ⋅ 0,02 кг 4200 Дж/(кг ⋅ ∘C) ⋅ 0,1 кг = = 1260 Дж + 6800 Дж 420 Дж/ ∘C ≈ 19 ∘C.

ответ: 11,1 °C

Объяснение:

В задаче точно не указано что именно уменьшилась в 3 раза масса льда m0 или его объем V0...

( m0 ; V0 - начальная масса льда ; его начальный объем )

( m ; V - конечная масса льда ; его конечный объем )

Давайте сейчас докажем то что при уменьшении объема льда V0 в 3 раза его масса m0 такз уменьшится в 3 раза

m = ρV

Где ρ - плотность льда

Тогда

V0/V = ( m0/ρ )/( m/ρ )

При ρ = const

V0/V = m0/m = 3

Готово!

Теперь само решение задачи

Дано:

М = 100 г = 0,1 кг

m0 = 30 г = 0,03 кг

tн = -20 °С

С = 4200 Дж/кг*°С

с = 2100 Дж/кг*°С

λ = 340 кДж/кг = 340 * 10³ Дж/кг

m0/m = 3

t - ?

Запишим уравнение теплового баланса

СМ( tпл - t ) + cm0( tпл - tн ) + λm = 0

Т.к. m0/m = 3

m = m0/3

Тогда

СМ( tпл - t ) + cm0( tпл - tн ) + λm0/3 = 0

СМ( tпл - t ) = -cm0( tпл - tн ) - λm0/3

СМ( tпл - t ) = -m0( c( tпл - tн ) + λ/3 )

tпл - t = ( -m0( c( tпл - tн ) + λ/3 ) )/( CM )

t = - ( -m0( c( tпл - tн ) + λ/3 ) )/( CM ) + tпл

t = ( m0( c( tпл - tн ) + λ/3 ) )/( CM ) + tпл

t = ( 0,03( 2100( 0 - ( -20 ) ) + ( 340 * 10³ )/3 ) )/( 4200 * 0,1 ) + 0 ≈ 11,1 °C