Сколько кубиков льда при температуре -8 С надо бросить в литровую банку с водой при температуре 38 С, чтобы охладить воду до 18 С, если объём каждого кубика 4 см^3?
Сначала лед должен нагреться до температуры плавления, для чего надо теплоты:
$Q_1=C_1m_1(T_0-T_1)$ где $C_1,\;m_1,\;T_0,\;T_1$ - удельная теплоемкость льда (гуглите ее), масса льда, температура плавления льда, начальная температура льда
Далее лед должен расплавиться, для чего требуется теплоты: $Q_2=m_1\lambda$
где $\lambda$ - удельная теплота плавления льда.
Далее вода, образовавшаяся в результате плавления льда, должна нагреться до конечной температуры смеси, для чего потребуется теплоты:
$Q_3=C_2m_1(T_2-T_0)$
где $C_2,\;T_2$ - удельная теплоемкость воды (гуглите ее), конечная температура смеси.
Все требуемое количество теплоты будет получено от горячей воды.
Составим уравнение теплового баланса:
$C_1m_1(T_0-T_1)+m_1\lambda+C_2m_1(T_2-T_0)=C_2m_2(T_3-T_2)$
Из полученного уравнения выразим искомую массу льда:
$m_1=\frac{C_2m_2(T_3-T_2)}{C_1(T_0-T_1)+\lambda+C_2(T_2-T_0)}$
Один кубик льда имеет массу $m_0=\rho_1V_0$, где $\rho_1,\;V_0$ - плотность льда (гуглите ее) и объем льда
Тогда необходимое количество кубиков выражается формулой:
$n=\frac{m_1}{m_0}=\frac{C_2m_2(T_3-T_2)}{\rho_1V_0(C_1(T_0-T_1)+\lambda+C_2(T_2-T_0))}$
Комментарии
Отправить комментарий
Здесь вы можете оставить ваш комментарий.