калориметре находился лед при температуре −15 ∘С . После добавления 50,4 г воды, имеющей температуру 35 ∘С , в калориметре установилось тепловое равновесие при −5 ∘С . Определите первоначальную массу льда. Теплообменом с окружающей средой и теплоемкостью калориметра пренебречь. Ответ дайте в кг, округлив до десятых.

Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии:

м(л) * c(л) * (T(к) - T(л)) + м(в) * c(в) * (T(в) - T(к)) = 0

где: м(л) - масса льда, c(л) - удельная теплоемкость льда (2100 Дж/(кг*°C)), T(к) - конечная температура смеси (-5 °C), м(в) - масса воды (0.0504 кг), c(в) - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг*°C)), T(в) - начальная температура воды (35 °C), T(л) - начальная температура льда (-15 °C).

Подставляем известные значения и находим массу льда:

м(л) * 2100 * (-5 - (-15)) + 0.0504 * 4200 * (35 - (-5)) = 0 м(л) * 2100 * 10 + 0.0504 * 4200 * 40 = 0 21000 * м(л) + 0.0504 * 4200 * 40 = 0 21000 * м(л) + 0.0504 * 168000 = 0 21000 * м(л) + 8480.8 = 0 21000 * м(л) = -8480.8 м(л) = -8480.8 / 21000 м(л) ≈ -0.404 кг

Ответ: первоначальная масса льда составляет примерно 0.4 кг.