В калориметр, содержащий m1=300 г воды при температуре t1=10C, погружают m2=300 г льда при температуре t2=-20C. Какую температуру будет иметь содержимое калориметра после того, как установится тепловое равновесие? Что и в каком количестве будет находится при этом в калориметре? Теплоемкость калориметра пренебречь.

Q1 - нагревание льда до 0

Q1 = m2*c2*20

Q1=0,3*2100*20=12600 Дж

Q2 - растопление льда

Q2=3,4*10^5*0,3=102000 Дж

Q3 - охлаждение воды

Q3=с1*м1*10

O3=4200*0,3*10=12600 Дж

Что бы лед растопился Q3 должен быть равен Q1 u Q2, но, так как они не равны - лед не растопится

Ответ: В калориметре останется 300 грамм воды при 0 градусов и 300 грамм льда при 0 градусов

Для охлаждения до температуры замерзания у воды м1=300 г нужно забрать энергию

Q1 = m1*C*T = 0,3*4200*10 = 12600 Дж

для замерзания воды м1=300 г нужно забрать энергию

Q2 = m1*L = 0,3*335000 = 100500 Дж

для нагрева до температуры плавления м2=300 г льда нужно сообщить энергию

Q3 = m2*с*t = 0,3*2100*20 = 12600 Дж

для плавления м2=300 г льда нужно сообщить энергию

Q4 = m2*L = 0,3*335000 = 100500 Дж

так как Q1 < Q3 + Q4 - энергии остывшей воды не хватит чтобы нагреть и растопить весь лед

так как Q1+Q2 > Q3 - энергии затраченной на нагрев льда до температуры плавления воды не хватит чтобы охладить и заморозить всю воду

значит тепловое равновесие наступит при 0 С

В данном случае Q1 = Q2 - значит в состоянии теплового равновесия масса льда и масса воды останутся равны исходным значениям (300 г льда и 300 г воды)