сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 5494
i

В рас­по­ря­же­нии ла­бо­ран­та име­ет­ся набор оди­на­ко­вых по массе, тем­пе­ра­ту­ре и форме ку­соч­ков льда и теп­ло­изо­ли­ро­ван­ный ка­ло­ри­метр, пол­но­стью за­пол­нен­ный водой при тем­пе­ра­ту­ре t_1=50 °С. Ла­бо­рант ак­ку­рат­но опу­стил один ку­со­чек льда в ка­ло­ри­метр. После уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия тем­пе­ра­ту­ра воды в ка­ло­ри­мет­ре по­ни­зи­лась на \Delta t_1=18 °С. При по­гру­же­нии в ка­ло­ри­метр вто­ро­го ку­соч­ка льда тем­пе­ра­ту­ра по­ни­зи­лась ещё на \Delta t_2=15 °С. На какую ве­ли­чи­ну Δt3 ещё по­ни­зит­ся тем­пе­ра­ту­ра воды в ка­ло­ри­мет­ре, если по­ме­стить в него тре­тий ку­со­чек льда?

Ле­дя­ные ку­би­ки при пла­ва­нии не ка­са­ют­ся дна и сте­нок ка­ло­ри­мет­ра. Теплоёмко­стью ка­ло­ри­мет­ра и теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щей сре­дой пре­не­бречь. Удель­ная теплоёмкость воды c_ в=4200 Дж/кг · °С, удель­ная теплоёмкость льда c_л=2100 Дж/кг · °С, удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния льда \lambda=336 кДж/кг. Ответ вы­ра­зи­те в °С, округ­лив до де­ся­тых.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку ка­ло­ри­метр пол­но­стью за­пол­нен водой, а в воду по­гру­жа­ют лёд, то часть воды из со­су­да вы­ли­ва­ет­ся, при этом объем вы­тес­нен­ной воды равна объ­е­му ку­соч­ка льда. Также это озна­ча­ет, что при пол­ном та­я­нии льда, уро­вень воды в ка­ло­ри­мет­ре не из­ме­ня­ет­ся. Пусть C  — теплоёмкость воды в ка­ло­ри­мет­ре, за вы­че­том вы­тес­нен­ной после по­гру­же­ния ку­соч­ка льда, теплоёмкость воды, об­ра­зо­ван­ной после та­я­ния ку­соч­ка льда, Cк, Q0  — ко­ли­че­ство теп­ло­ты, не­об­хо­ди­мое для на­гре­ва­ния ку­соч­ка льда до тем­пе­ра­ту­ры плав­ле­ния и пол­но­го плав­ле­ния льда.

Ис­хо­дя из того, что t_1 минус \Delta t_1 минус \Delta t_2 боль­ше \Delta t_2 боль­ше 0, сле­ду­ет, что пер­вые два ку­соч­ка льда рас­та­я­ли, и есть ос­но­ва­ния по­ла­гать, что тре­тий тоже рас­та­ет пол­но­стью. Ис­хо­дя из того, что пер­вый ку­со­чек льда пол­но­стью рас­та­ет, урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са при опус­ка­нии пер­во­го ку­соч­ка льда:

 левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \quad C \Delta t_1=Q_0 плюс C_K левая круг­лая скоб­ка t_1 минус \Delta t_1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Ис­хо­дя из того, что вто­рой ку­со­чек льда пол­но­стью рас­та­ет, урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са при опус­ка­нии вто­ро­го ку­соч­ка льда:

 левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка \quad C \Delta t_2=Q_0 плюс C_K левая круг­лая скоб­ка t_1 минус \Delta t_1 минус \Delta t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка .

В пред­по­ло­же­нии того, что тре­тий ку­со­чек льда пол­но­стью рас­та­ет, урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са при опус­ка­нии тре­тье­го ку­соч­ка льда:

 левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка \quad C \Delta t_3=Q_0 плюс C_K левая круг­лая скоб­ка t_1 минус \Delta t_1 минус \Delta t_2 минус \Delta t_3 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Решив (1), (2) и (3) сов­мест­но, по­лу­чим:

 левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка \quad \Delta t_3= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка \Delta t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: \Delta t_1 конец дроби =12,5 гра­ду­совС.

На­при­мер, из (1) и (2)

C \Delta t_1=Q_0 плюс C_K левая круг­лая скоб­ка t_1 минус \Delta t_1 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка C плюс C_K пра­вая круг­лая скоб­ка \Delta t_2

из (2) и (3)

C \Delta t_2=Q_0 плюс C_K левая круг­лая скоб­ка t_1 минус \Delta t_1 минус \Delta t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка C плюс C_K пра­вая круг­лая скоб­ка \Delta t_3,

от­ку­да

 дробь: чис­ли­тель: \Delta t_2, зна­ме­на­тель: \Delta t_1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: \Delta t_3, зна­ме­на­тель: \Delta t_2 конец дроби .

Вы­пол­не­на про­вер­ка:

t_1 минус \Delta t_1 минус \Delta t_2 минус \Delta t_3=50 минус 18 минус 15 минус 12,5=4,5 гра­ду­совС боль­ше 0.

Ответ:  \Delta t_3= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка \Delta t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: \Delta t_1 конец дроби =12,5 гра­ду­совС.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­нияБаллы
Ука­за­но, что часть воды из со­су­да вы­ли­ва­ет­ся2
Сде­лан вывод о том, что тре­тий ку­со­чек льда пол­но­стью рас­та­ет1
За­пи­са­но урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са при опус­ка­нии пер­во­го ку­соч­ка льда4
За­пи­са­но урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са при опус­ка­нии вто­ро­го ку­соч­ка льда4
За­пи­са­но урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са для тре­тье­го ку­соч­ка льда4
По­лу­чен ответ3
Вы­пол­не­на про­вер­ка2
Мак­си­маль­ный балл20

Аналоги к заданию № 5494: 5501 Все

Классификатор: МКТ и тер­мо­ди­на­ми­ка. Теп­ло­об­мен