Задание 10 ЕГЭ по физике №00007857

1. Температура воды уменьшается. Вода отдаёт теплоту льду: сначала на нагрев льда до $0\,°\text{C}$, затем на плавление. Температура воды при этом понижается.

2. Внутренняя энергия содержимого не изменяется. Теплоёмкость калориметра мала, теплообмен с окружающей средой равен нулю. Вода передаёт теплоту льду — суммарная внутренняя энергия системы «вода + лёд» остаётся постоянной (просто перераспределяется между телами).

3. Уровень воды не изменяется. Пока лёд плавает, по закону Архимеда:

$$F_A = \rho_{\text{в}} \cdot g \cdot V_{\text{погр}} = m_{\text{л}} \cdot g$$

$$\Rightarrow V_{\text{погр}} = \frac{m_{\text{л}}}{\rho_{\text{в}}}$$

Это в точности объём воды, в который превратится растаявший лёд:

$$V_{\text{воды}} = \frac{m_{\text{л}}}{\rho_{\text{в}}}$$

Растаявший лёд превращается в воду объёмом $V_{\text{воды}}$, равным вытесненному объёму $V_{\text{погр}}$. Значит, вода лишь «заполняет» то место, которое раньше занимала погружённая часть льда — уровень воды в калориметре остаётся прежним.