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