Задачи › Количество теплоты, уравнение теплового баланса

Стальной куб на льду

  1. Стальной куб на льду

    «Шаг в будущее» 2018/19, 8 кл.
    4/10

    Раскалённый стальной куб, ребро которого равно \(10\) см, положили на ледяную поверхность толщиной \(10\) см при температуре \(0\) °C. Какую минимальную температуру имел куб, если он проплавил ледяную поверхность насквозь? Расходами энергии на нагрев талой воды пренебречь. Плотность стали \(7800\) кг/м\(^3\), удельная теплоёмкость стали \(500\) Дж/(кг·°C), плотность льда \(900\) кг/м\(^3\), удельная теплота плавления льда \(0{,}33 \cdot 10^6\) Дж/кг.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Минимальная температура достигается, когда куб отдаёт тепло только на плавление льда ровно под собой. Запишите баланс тепла через массы куба и вырезанного столба льда.

    Ответ

    \(76\) °C.

    Решение

    Температура стального куба будет минимальной, когда при полном растапливании льда, находящегося строго под ним, наступит тепловое равновесие при \(0\) °C. Уравнение теплового баланса: \[c_{ст} m_к \Delta t = \lambda_л m_л.\] С учётом габаритов куба и плотностей материалов \(c_{ст}\rho_{ст} a^3 \Delta t = \lambda_л \rho_л a^3\), откуда \[\Delta t = \frac{\lambda_л \rho_л}{c_{ст}\rho_{ст}} = 76~\text{°C} = t_{нач}, \quad \text{т.\,к. } t_{кон} = 0~\text{°C}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи