К 100 г воды, находящейся в калориметре при температуре кристаллизации, добавили кусок льда, температура и масса которого равны −8 ∘С и 200 г соответственно. Определите температуру содержимого калориметра после установления в нем теплового равновесия. Теплоемкостью калориметра пренебречь. Ответ дайте в ∘С .

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Пусть итоговая температура содержимого калориметра после установления теплового равновесия равна Т градусов Цельсия. Тогда количество тепла, которое отдаст лед при охлаждении до температуры Т, равно количеству тепла, которое поглотит вода при нагревании до температуры Т.

Масса воды: m1 = 100 г Температура воды: T1 = T Масса льда: m2 = 200 г Температура льда: T2 = -8 ∘C Температура после смешения: T

Тепло, отданное льдом: Q1 = m2 * c * (T - T2) = 200 г * 1 ккал/(г*∘C) * (T - (-8)) = 200 * (T + 8) ккал

Тепло, поглощенное водой: Q2 = m1 * c * (T - T1) = 100 г * 1 ккал/(г*∘C) * (T - T) = 100 * (T - T) ккал

Так как количество тепла, отданное льдом, равно количеству тепла, поглощенному водой, то: Q1 = Q2 200 * (T + 8) = 100 * T 200T + 1600 = 100T 100T = 1600 T = 16 ∘C

Итак, температура содержимого калориметра после установления теплового равновесия равна 16 градусов Цельсия.