Соль и снег

Рекомендации для организаторов. Предлагаемая для эксперимента вода должна иметь такую температуру, чтобы при установлении теплового равновесия после погружения в неё калориметрического тела конечная температура была по возможности близка к комнатной. Если снега нет, то можно сделать лёд в морозильной камере. Льда должно быть 300–400 г. Лабораторные термометры не должны давать возможность измерить непосредственно температуру смеси снега и льда (около \(-20\,^\circ\)С). Нижний предел температуры, который можно измерить термометром, не должен быть ниже \(-10\,^\circ\)С.

С помощью весов определим массу \(m_{\text{т}}\) калориметрического тела и массу \(m_{\text{в}}\) воды, находящейся в одном из калориметров. Другой калориметр заполним снегом и солью. Тщательно перемешаем содержимое этого калориметра. Температура смеси в нём опустится приблизительно до \(-20\,^\circ\)С.

Поместим калориметрическое тело в этот калориметр и выждем некоторое время, необходимое для выравнивания температуры. Перенесём тело в калориметр, наполненный водой. Измерим температуру воды \(T_0\) до и \(T_1\) после помещения в неё калориметрического тела.

Запишем уравнение теплового баланса: \[m_{\text{т}}c_{\text{т}}(T_1 - T_x) = m_{\text{в}}c_{\text{в}}(T_0 - T_1).\] Из этого уравнения получаем расчётную формулу для определения температуры смеси соли со снегом: \[T_x = T_1 - \dfrac{m_{\text{в}}c_{\text{в}}}{m_{\text{т}}c_{\text{т}}}(T_0 - T_1).\]