Задание №23 — Уравнение теплового баланса

Дано: t = 0 °C; t₁ = 10 °C; Q₁ = 200 кДж = 200 000 Дж; Q₂ = 120 000 Дж; с = 4200 Дж/(кг·К); $\lambda =$330 000 Дж/кг

Найти: t₂ - ?

Решение:
Воспользуемся уравнением теплового баланса:
$\lambda m + cm ( t_{1} - t ) = Q_{1} ,$ в данном выражении m обозначает массу льда.
$m = \frac{Q_{1}}{\lambda + c ( t_{1} - t )}$

Определим величину энергии Q₃, которая потребовалась бы для полного плавления всей массы льда m:
$Q_{3} = \lambda m = \frac{Q_{1} \lambda}{\lambda + c ( t_{1} - t )}$
$Q_{3} = \frac{200 000 \cdot 330 000}{330 000 + 4200 \cdot ( 10 - 0 )}$
$Q_{3} \approx 177 419 Дж$

Поскольку Q₃ > Q₂, подведенного тепла Q₂ недостаточно для завершения процесса плавления. Следовательно, в калориметре сохранится смесь льда и воды при температуре 0 °C. 

Ответ: t₂ = 0 °C

Источник: ФИПИ