Witaj;>
Układ znajduje się w termosie, czyli uznajemy, że ten układ jest zamknięty, co oznacza, że ciepło ani nie wpływa, ani nie wypływa z układu.
Do obliczenia mamy bilans cieplny, ciepła właściwe mówią nam ile ciepła należy dostarczyć aby podnieść temperaturę danej substancji o 1K czy 1°C.
[latex]Dane:\ m_{w}=0,2kg(bo~ 1kg~wody=1L)\T_p=20^circ \T_k=18^circ\czyli:\Delta T_1=T_k-T_p=18-20=-2\T_{lodu}=-5\T_{topnienia~lodu}=0\Delta T_2=0-(-5)=0+5=5\C_w=4200frac{J}{kg*K}\C_L=2100frac{J}{kg*K}\L=332frac{kJ}{kg}=332000frac{J}{kg}[/latex]
[latex]Delta T_3=18-0=18[/latex]
T_3 to zmiana temperatury wody pochodzącej z lodu
masę potrzebnego lodu oznaczę jako mL.
Ciepło parowania nie jest nam potrzebne.
Teraz układamy bilans cieplny:
Q1-ilość ciepła, którą odbierze woda znajdująca się w termosie:
[latex]Q_1=m*C_w*Delta T_1[/latex]
ilość ciepła potrzebne na ogrzanie lodu do temp 0 stopni:
[latex]Q_2=m_L*C_L*Delta T_2[/latex]
ciepło potrzebne by roztopić lód:
[latex]Q_3=m_L*L[/latex]
oraz ciepło potrzebne by ogrzać wodę pochodzącej z lodu do temp 18 stopni:
[latex]Q_4=m_L*C_w*Delta T_3[/latex]
I nasz układ posiada postać:
[latex]Q_1+Q_2+Q_3+Q_4=0[/latex]
Podstawiając dane:
[latex]m_wC_wDelta T_1+m_LC_LDelta T_2+m_LL+m_LC_wDelta T_3=0|-m_wCwDelta T_1 \m_LC_LDelta T_2+m_LL+m_LC_wDelta T_3=-m_wC_wDelta T_1[/latex]
masa lodu znajduje się po lewej stronie w każdym wyrażeniu, więc możemy ją wyciągnąć przed nawias:
[latex]m_LC_LDelta T_2+m_LL+m_LC_wDelta T_3=-m_wC_wDelta T_1\m_L(C_LDelta T_2+L+C_wDelta T_3)=-m_wC_wDelta T_1\m_L=frac{-m_wC_wDelta T_1}{C_LDelta T_2+L+C_wDelta T_3}[/latex]
I Podstawiając dane:
[latex]m_L=frac{-m_wC_wDelta T_1}{C_LDelta T_2+L+C_wDelta T_3}\m_L=frac{-0,2*4200*(-2)}{2100*5+332000+4200*18}}=0,004kg[/latex]
Ilość kostek:
m(kostki)=10g=0,01kg
[latex]frac{0,004}{0,01}=0,4[/latex]
Czyli niecałą połowę kostki należałoby dodać
