Лёд в пробирке
5/10В теплоизолированный сосуд налит некоторый объём воды при температуре \(20\,^{\circ}\text{С}\). В воду погрузили закрытую пробирку с шариком льда при температуре \(0\,^{\circ}\text{С}\). Как только лёд растаял, пробирку вынули, а воду быстро перемешали. При этом оказалось, что температура воды понизилась на \(1\,^{\circ}\text{С}\). Затем талую воду из пробирки добавили в сосуд. Какая температура воды установится в сосуде, если взять ещё \(5\) таких же шариков и друг за другом бросить их прямо в сосуд? Теплоёмкостью сосуда и пробирки пренебречь.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСначала найдите отношение массы воды к массе шарика из баланса для первого шарика. Затем запишите баланс для всех шариков сразу, учитывая нагрев талой воды до конечной температуры.
Ответ\(t \approx 13\,^{\circ}\text{С}\).
РешениеУравнение теплового баланса для таяния первого шарика: \(\lambda m_{\text{л}} = c\,m_{\text{в}}\,|\Delta t|\). Для всего теплообмена при \(n = 5\) добавленных шариков: \[(n+1)\,(\lambda + c\,t)\,m_{\text{л}} = c\,m_{\text{в}}\,(t_0 - t).\] Поделив второе уравнение на первое, получаем \[t = \frac{t_0 - (n+1)\,|\Delta t|}{1 + (n+1)\,\dfrac{c\,|\Delta t|}{\lambda}} \approx \frac{20 - 6}{1 + 6/80} \approx 13\,^{\circ}\text{С}.\]
Похожие задачи
- Брусок в расплавленном свинце МОШ 2012/13, 8 кл.
- Свинец и тугоплавкий брусок МОШ 2012/13, 9 кл.
- Таяние льда в бочке МОШ 2014/15, 8 кл.
- Нагрев льда в калориметре МОШ 2015/16, 8 кл.
- Лёд в бутылке Курчатов 2017/18, 8 кл.
- Лёд в бутылке Курчатов 2017/18, 9 кл.