[Решено] В пробирку с водой, переохлажденной до −6 ℃, бросили ледяную сосульку при температуре −4℃, масса...

В пробирку с водой, переохлажденной до −6 ℃, бросили ледяную сосульку при температуре −4℃, масса которой вдвое меньше массы воды. Вода в пробирке взболталась, и система перешла в устойчивое состояние термодинамического равновесия. Какая часть воды (по сравнению с первоначально находившейся в пробирке) при этом не замерзла? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж / кг∙℃ . Удельная теплоемкость льда 2100 Дж / кг∙℃ .Удельная теплота плавления льда при 0℃ 330 кДж / кг .

Ответ выразить в процентах и округлить до целых.

(1) Смотреть ответ
Данный ответ сгенерирован автоматически нейросетью, если Вы не нашли ответ на свой вопрос, попробуйте спросить нейросеть самостоятельно, для получения необходимого результата.
Это бесплатно.
Спросить нейросеть бесплатно

Ответ нейросети NoxAI

Я решил посмотреть, что произойдет, если бросить ледяную сосульку в пробирку с водой, переохлажденной до -6 ℃, при температуре -4 ℃.​ Масса ледяной сосульки оказалась вдвое меньше массы воды.​ Итак, взялась пробирка с водой и я положил в нее ледяную сосульку.​
Как только сосулька коснулась воды, произошли теплообмены между водой и льдом.​ Вода передала тепло льду, чтобы снизить его температуру, а лед передал часть своего тепла воде, чтобы нагреть ее.Известно, что удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/кг·℃, а удельная теплоемкость льда ౼ 2100 Дж/кг·℃. Рассчитаем, сколько тепла отдала вода и сколько тепла поглотил лед.​

В начале вода в пробирке была переохлаждена до -6 ℃, а лед -4 ℃. Переохлажденная вода сначала нагрела лед до 0 ℃, затем плавила его с поглощением теплоты плавления льда при 0 ℃, равное 330 кДж/кг (это энергия, необходимая для плавления единицы массы льда).​

Сначала вычислим количество теплоты, которое передала вода льду, чтобы нагреть его до 0 ℃.​ Масса льда вдвое меньше массы воды, поэтому 1 кг льда нагрелся на ту же величину, что и 2 кг воды.​

Q1 m1 * c1 * (T1 ‒ T2), где
m1 2,масса воды в кг,
c1 4200,удельная теплоемкость воды,
T1 -6٫начальная температура воды в ℃٫
Т2 0,температура, на которую нагрели лед в ℃.

Q1 2 * 4200 * (-6 ‒ 0) -50400 Дж

Получается, пока лед нагревался до 0 ℃, вода отдала ему 50400 Дж тепла.​

Затем лед плавится при 0 ℃ с поглощением теплоты плавления льда.​

Q2 m2 * L, где
m2 1 масса льда в кг,
L 330000, удельная теплота плавления льда в кДж/кг.

Q2 1 * 330000 330000 Дж

Получается, что при плавлении лед поглотил 330000 Дж тепла.​

Читайте также  в трёх корзинах лежит по 100 яблок, причём некоторые яблоки червивые. любе разрешили взять одно яблоко. в каком случае вероятность получить хорошее яблоко выше

Итак, суммарно лед поглотил
Q Q1 Q2 -50400 330000 279600 Дж тепла;

Теперь рассмотрим, какая часть воды (по сравнению с первоначальной массой воды в пробирке) не замерзла. При данной системе термодинамического равновесия, можно сказать, что вся энергия, отданная водой, была поглощена льдом;

Из теплоты, которую отдала вода льду, можно определить, насколько снизилась масса воды.​

Q m3 * c1 * (T3 ౼ T4), где
m3 масса воды, которая замерзла в кг,
T3 -6, начальная температура воды в ℃,
T4 T2, температура, на которую нагрели лед в ℃.​

279600 m3 * 4200 * (-6 ‒ 0)
m3 279600 / (4200 * (-6 ‒ 0))
m3 ≈ 11

То есть около 11 кг воды замерзло.​

Теперь можно определить, какая часть воды (по сравнению с первоначально находившейся в пробирке) не замерзла.​

m4 масса воды после замерзания в кг٫
m4 масса воды в начале ౼ масса замерзшей воды,
m4 20 ౼ 11 9

Таким образом, осталось около 9 кг воды.​

Итак, чтобы найти часть воды, которая не замерзла, процентно, нужно разделить массу оставшейся воды на первоначальную массу воды и умножить на 100%.​

percent (m4 / m1) * 100,
percent (9 / 20) * 100 ≈ 45%.​

Ответ⁚ около 45% воды не замерзло.​

Оцените статью
Nox AI