- 18, May 2023
- #1
Для решения этой задачи нам понадобится знание теплового равновесия:
Тепловое равновесие гласит, что тепло переходит от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой до тех пор, пока оба объекта не достигнут одинаковой температуры.
Изначально у нас есть лимонад при температуре 15°C и кубики льда при температуре 0°C. Когда кубики льда попадают в лимонад, тепло начинает переходить от лимонада к льду, чтобы плавить его.
Для определения температуры, к которой достигнет лимонад, можно использовать закон сохранения тепла:
Масса лимонада * удельная теплоемкость лимонада * изменение температуры лимонада = масса льда * удельная теплоемкость льда * изменение температуры льда
Обозначим массу лимонада как m1, удельную теплоемкость лимонада как c1, температуру лимонада после достижения равновесия как Tf, массу льда как m2, удельную теплоемкость льда как c2, и изменение температуры льда как ΔT.
У нас есть следующие данные: V = 200 мл = 200 см3 m1 = V = 200 г (так как плотность воды примерно равна 1 г/см3) c1 = удельная теплоемкость воды = 4,18 Дж/(г°C) m2 = 2 * 15,6 см3 = 31,2 г c2 = удельная теплоемкость льда = 2,09 Дж/(г°C) Температура льда Tf = 0°C
Используя формулу закона сохранения тепла и известные данные, мы можем вычислить изменение температуры лимонада:
m1 * c1 * (Tf - 15) = m2 * c2 * (0 - Tf)
200 * 4,18 * (Tf - 15) = 31,2 * 2,09 * (0 - Tf)
836 * Tf - 12540 = -65.088 * Tf
900.088 * Tf = 12540
Tf = 12540 / 900.088
Tf ≈ 13.93°C
Таким образом, к моменту достижения теплового равновесия, температура лимонада будет примерно 13.93