Решение: Количество воды в мокром снеге
В калориметр поместили 200 г мокрого снега и долили 200 г воды при температуре 100 °С. После этого снег растаял, и в калориметре установилась температура 20 °С. Сколько воды содержал мокрый снег первоначально?
Решение по шагам
6 шаговПусть $m$ — масса воды, содержащейся в мокром снеге. Тогда масса льда в снеге равна $0{,}2-m$ кг. Считаем, что мокрый снег имеет температуру плавления $0\,^{\circ}\mathrm{C}$.
$$m_{\text{л}}=0{,}2-m$$Горячая вода массой 0,2 кг при охлаждении до 20 °С отдаёт количество теплоты:
$$Q_{\text{отд}}=m_1c(100-20)=0{,}2\cdot4200\cdot80=67200\ \text{Дж}$$Вся масса мокрого снега после таяния нагревается от 0 °С до 20 °С. На это затрачивается:
$$Q_1=0{,}2\cdot4200\cdot20=16800\ \text{Дж}$$Оставшаяся теплота расходуется на плавление льда:
$$Q_{\text{пл}}=67200-16800=50400\ \text{Дж}$$Определим массу льда, используя удельную теплоту плавления льда $\lambda=3{,}3\cdot10^5\ \text{Дж/кг}$:
$$m_{\text{л}}=\frac{Q_{\text{пл}}}{\lambda}=\frac{50400}{3{,}3\cdot10^5}\approx0{,}153\ \text{кг}$$Масса воды в мокром снеге равна разности между общей массой снега и массой льда:
$$m=0{,}2-0{,}153\approx0{,}047\ \text{кг}=47\ \text{г}$$Масса воды в мокром снеге первоначально составляла примерно 47 г.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывают нагрев воды, содержащейся в мокром снеге, от 0 °С до 20 °С.
Считают, что всё количество теплоты горячей воды расходуется только на плавление льда.
Используют массу мокрого снега как массу льда при расчёте теплоты плавления.