Blok lodu o temperaturze -5C i masie 10kg włożono do wody o masie 50 kg i temperaturze 50 C. Woda i lód znajdowały sie w zamkniętym pojemniku. Wiadomo,że w czasie całego procesu pojemnik z zawartością przekazał otoczeniu 5800kJ ciepła. Oblicz temperature

Blok lodu o temperaturze -5C i masie 10kg włożono do wody o masie 50 kg i temperaturze 50 C. Woda i lód znajdowały sie w zamkniętym pojemniku. Wiadomo,że w czasie całego procesu pojemnik z zawartością przekazał otoczeniu 5800kJ ciepła. Oblicz temperature układu po uzyskaniu stanu równowagi,przyjmując cieplo wlasciwe lodu 2100 j/kg*K , ciepło topnienia lodu 330000 j/kg, ciepło właściwe wody 4200 j/kg*k . Wynik przedstaw z dokładnością do 1 C.
Odpowiedź

Najpierw wstępne oszacowanie. Lód aby się całkowicie stopić potrzebuje w tym przypadku ciepła: 10·2100·5 + 10·330000 = 3 405 000 J = 3 405 kJ Natomiast woda jest w stanie przekazać lodowi ciepło: 50·4200·50 = 10 500 000 J = 10 500 kJ Nawet jeśli odejmiemy od tego 5 800 kJ przekazane otoczeniu to i tak będzie tego ciepła wystarczająco dużo, aby stopić cały lód. Niestety z powodu braku danych musimy pominąć pojemność cieplną samego zbiornika. Teraz już możemy dokładnie policzyć temperaturę końcową powstałej wody: Qpob = m1·cwL·(0 - t1) + m1·ct + m1·cwW·(t - 0) Qodd = m2·cwW·(t2 - t) - Q Qpob = Qodd m1·cwL·(0 - t1) + m1·ct + m1·cwW·(t - 0) = m2·cwW·(t2 - t) - Q -m1·cwL·t1 + m1·ct + m1·cwW·t = m2·cwW·(t2 - t) - Q Q - m1·cwL·t1 + m1·ct - m2·cwW·t2 = -(m1 + m2)·cwW·t t = [m2·cwW·t2 + m1·cwL·t1 - m1·ct - Q] / [(m1 + m2)·cwW] t = [50·4200·50 + 10·2100·(-5) - 10·330000 - 5800000] / [(10 + 50)·4200] = 5°C

Dodaj swoją odpowiedź