Тепловой Баланс — Задание 21 ОГЭ по физике №00021759

Что происходит

Мокрый снег — это смесь льда и воды, причём при $0$ °C (лёд и вода спокойно соседствуют только при нуле). Доливаем горячую воду при $100$ °C. Она остывает до $20$ °C и отдаёт тепло. Оно тратится на два дела: сначала расплавить лёд из снега, а потом нагреть всю снеговую массу (растаявший лёд плюс вода снега) от $0$ до $20$ °C.

Почему баланс именно такой

Калориметр не выпускает тепло наружу, поэтому сколько горячая вода отдала — столько снег и забрал. Отданное: $Q_{\text{гор}}=cm_0(t_0-t_{\text{к}})$, где $m_0=0{,}2$ кг. Полученное складывается из плавления льда $\lambda m_{\text{л}}$ и нагрева всей массы снега $cm(t_{\text{к}}-0)$, где $m=0{,}2$ кг — весь снег. Приравниваем:

$cm_0(t_0-t_{\text{к}})=\lambda m_{\text{л}}+cm\,t_{\text{к}}$.

Считаем

$c=4200$ Дж/(кг·°C), $\lambda=3{,}3\cdot10^5$ Дж/кг.

$$m_{\text{л}}=\dfrac{cm_0(t_0-t_{\text{к}})-cm\,t_{\text{к}}}{\lambda}=\dfrac{4200\cdot0{,}2\cdot80-4200\cdot0{,}2\cdot20}{3{,}3\cdot10^5}=\dfrac{67\,200-16\,800}{330\,000}\approx0{,}15\ \text{кг}.$$