Дано:
- Масса снега m_sneg = 351 г = 0.351 кг
- Масса железного шара m_zhelezo = 462 г = 0.462 кг
- Температура железного шара t_zhelezo = 107 °C
- Удельная теплота плавления снега λ = 3.4 * 10^5 Дж/кг
- Удельная теплоемкость железа c_zhelezo = 460 Дж/(кг*°C)
- Удельная теплоемкость воды c_voda = 4200 Дж/(кг*°C)
Найти:
- Массу воды, образовавшейся в калориметре.
Решение:
1. Рассчитаем количество теплоты Q_zh, которое отдаст железный шар при охлаждении до 0 °C:
Q_zh = m_zhelezo * c_zhelezo * (t_zhelezo - t_voda),
где t_voda = 0 °C (температура, до которой будет остывать железный шар).
Q_zh = 0.462 кг * 460 Дж/(кг*°C) * (107 °C - 0 °C)
= 0.462 * 460 * 107 = 22768.92 Дж.
2. Теперь рассчитаем количество теплоты Q_sneg, необходимое для того, чтобы растопить снег и нагреть получившуюся воду до 0 °C:
Q_sneg = m_sneg * λ + m_sneg * c_voda * (0 °C - t_sneg).
Температура снега t_sneg = 0 °C, так как он будет плавиться, следовательно:
Q_sneg = m_sneg * λ
= 0.351 кг * 3.4 * 10^5 Дж/кг
= 119034 Дж.
3. Для нахождения массы воды, образовавшейся в калориметре, приравняем количество теплоты, отданной железным шаром, к количеству теплоты, необходимому для плавления снега:
Q_zh = Q_sneg.
4. Подставляем значения и решаем уравнение:
22768.92 Дж = m_voda * λ,
где m_voda - масса воды.
m_voda = Q_zh / λ
= 22768.92 Дж / (3.4 * 10^5 Дж/кг)
≈ 0.067 кг.
Ответ:
В калориметре образовалось примерно 0.067 кг воды.