Global EE

Тепловые Явления — Задание 23 ЕГЭ по физике №00002844

Задание №23. Рассчетная Задача. Термодинамика и Электродинамика

Тепловые Явления

№2. Задание 23

ID: 00002844

В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная удельная теплоёмкость материала болта, имеющего массу 50 г и температуру 339 К, чтобы после опускания его в калориметр весь лёд растаял? Ответ дайте в Дж / кг ∙ ℃

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

$m_{\text{л}} = 0{,}005$ кг, $m_{\text{б}} = 0{,}5$ кг, $T_{\text{б}} = 339$ К, $\lambda = 3{,}3 \cdot 10^5$ Дж/кг.

Найти:

$c_{\min}$

Решение:

Минимум — болт остывает до $0°$C (= 273 К), вся теплота уходит только на плавление льда:

$$c \cdot m_{\text{б}} \cdot \Delta T = \lambda \cdot m_{\text{л}}$$

$\Delta T = 339 - 273 = 66$ К.

$$c = \frac{\lambda m_{\text{л}}}{m_{\text{б}} \Delta T} = \frac{3{,}3 \cdot 10^5 \cdot 0{,}005}{0{,}5 \cdot 66} = 500 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}$$

Ответ

Так как в калориметре лёд и вода находятся в тепловом равновесии, то температура смеси равна 0°С. При опускании в смесь болта в теплообмене будут участвовать лёд и болт. При минимальной удельной теплоёмкости материала болта он охладится до 0°С. Уравнение теплового баланса: $cm_{1}(t_{1} - 0 °C) = λm_{2}$

Для массы болта получим:

c = $λm_{2} / m_{1}t_{1}$ = 3,3 ∙ $10^{5}$ ∙ 5 ∙ $10^{-3}$ / 50 ∙ $10^{-3}$ ∙ 66 = 500 Дж / кг ∙ ℃

Ответ: с = 500 Дж / кг ∙ ℃

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)