Задание №23 — Уравнение теплового баланса

Решение:
Поскольку система, состоящая из воды и льда, пребывает в состоянии теплового равновесия, температура внутри сосуда как в исходном состоянии, так и после погружения болта остается неизменной: t₀ = 0°С. Исходя из уравнения теплового баланса, энергия, которая выделилась в процессе кристаллизации части воды, полностью пошла на повышение температуры болта: 
$0{,}2 m \cdot r = cm_{1} ( t_{0} - t ) ,$ в данном выражении m обозначает искомую массу образовавшегося льда, m₁ – массу самого болта, с – удельную теплоёмкость материала болта, r – удельную теплоту плавления льда, а t – температуру, которую болт имел изначально.

Выполним преобразования:
$m = \frac{cm_{1} ( t_{0} - t )}{0{,}2 m} = \frac{500 \cdot 0{,}165 \cdot 40}{0{,}2 \cdot 3{,}3 \cdot 10^{5}}$
$m = 0{,}05 кг$

Ответ: m = 0,05 кг 

Источник: ФИПИ