Расчётная задача (высокий уровень) · 30 заданий
- Задание №21№21Среднее
Смешали 3 кг воды при 80°С и 1,6 кг воды при 10°С. Определите конечную температуру воды, если 20 % тепла, отданного горячей водой, пошло на нагревание…
Уравнение теплового баланса
- Задание №21№21Сложное
В сосуд с водой поместили кусок льда, масса которого в 2 раза больше массы воды. На рисунке изображён процесс теплообмена между водой и льдом. К оконч…
Уравнение теплового баланса
- Задание №21№21Лёгкое
Какую минимальную работу необходимо совершить для равномерного вертикального перемещения под водой на высоту 5 м сплошной мраморной плиты объёмом 1 м³…
Работа и мощность
- Задание №21№21Сложное
В сосуд с водой поместили кусок льда, масса которого в 2 раза больше массы воды. На рисунке изображён процесс теплообмена между водой и льдом. К оконч…
Уравнение теплового баланса
- Задание №21№21Сложное
Сплошной металлический цилиндр, подвешенный к динамометру, поочередно полностью опускают сначала в воду, а затем в керосин. Показания динамометра в пе…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №21№21Сложное
В калориметр поместили 200 г мокрого снега и долили 200 г воды при температуре 100°С. После этого снег растаял, и в калориметре установилась температу…
Уравнение теплового баланса
- Задание №21№21Сложное
Сплошной металлический цилиндр, подвешенный к динамометру, поочередно полностью опускают сначала в воду, а затем в спирт. Показания динамометра в перв…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №21№21Сложное
В калориметр поместили 200 г мокрого снега и долили 200 г воды при температуре 100°С. После этого снег растаял, и в калориметре установилась температу…
Уравнение теплового баланса
- Задание №21№21Лёгкое
С высоты 100 м мяч массой 2 кг падает из состояния покоя. Определите модуль работы силы сопротивления за время падения, равное 5 с. Движение мяча счит…
Равноускоренное движение
- Задание №21№21Лёгкое
Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 л воды от 20 ºС до 100 ºС? Вода нагревается в алюминиевой кастрюле массой 200 г. Тепловыми потеря…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №21№21Среднее
Сплошной кубик плотностью 9 00 кг/м³ плавает на границе раздела воды и керосина, погрузившись в воду на глубину 4 см (см. рисунок). Слой керосина цели…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №21№21Лёгкое
Три лампы мощностью Р ₁ = 50 Вт, Р ₂ = 50 Вт, Р ₃ = 25 Вт, рассчитанные на напряжение 110 В, соединены последовательно и подключены к источнику напряж…
Закон Ома
В сосуд с водой поместили кусок льда, масса которого в 2 раза больше массы воды. На рисунке изображён процесс теплообмена между водой и льдом.

К окончанию процесса теплообмена оказалось, что растаяло 105 г льда. Определите первоначальную массу льда, помещённого в сосуд. Потерями энергии при теплообмене можно пренебречь.
Решение
Решение.
Проанализируем график зависимости температуры t от количества теплоты Q.
1. Верхний график соответствует охлаждению воды: начальная температура воды tв=40 °C, конечная температура в системе tк=0 °C.
2. Нижний график соответствует нагреванию и плавлению льда: начальная температура льда tл=−10 °C (одна клетка вниз от нуля при цене деления 10 °C). Сначала лёд нагревается до 0 °C, затем начинается процесс плавления (горизонтальный участок).
3. Так как графики пересекаются в точке, где температура воды достигла 0 °C, а лёд ещё находится в процессе плавления, конечная температура смеси равна 0 °C.
Дано:
mл=2mв
Δmл=105 г=0,105 кг
tв=40 °C
tл=−10 °C
tк=0 °C
cв=4200 Дж/(кг\cdotp°C)
cл=2100 Дж/(кг\cdotp°C)
λ=3,3⋅105 Дж/кг
mл−?
Математическое описание процесса:
Согласно уравнению теплового баланса, количество теплоты, отданное горячей водой при охлаждении, равно количеству теплоты, полученному льдом для нагревания и частичного плавления:
Qотд=Qпол
1. Теплота, отданная водой при охлаждении до 0 °C:
Qотд=cвmв(tв−tк)
2. Теплота, полученная льдом для нагрева до 0 °C и плавления его части массой Δmл:
Qпол=cлmл(tк−tл)+λΔmл
3. Составим уравнение, учитывая, что mв=2mл:
cв2mл(tв−tк)=cлmл(tк−tл)+λΔmл
4. Сгруппируем слагаемые с искомой величиной mл в левой части:
mл⋅(2cв(tв−tк)−cл(tк−tл))=λΔmл
5. Выведем рабочую формулу для mл:
mл=2cв(tв−tк)−cл(tк−tл)λΔmл
Вычисления:
mл=24200⋅(40−0)−2100⋅(0−(−10))330000⋅0,105
mл=2168000−2100⋅1034650=84000−2100034650=6300034650=0,55 кг
Переведем в граммы: 0,55 кг=550 г.
Ответ: 550 г
Источник: ФИПИ