В калориметр, содержащий 0,4 кг льда при температуре -53 оС, налили 100 г воды при температуре 15 оС. Какая температура (с точностью до градуса) установится в калориметре?

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Сначала найдем количество теплоты, которое выделится при нагревании льда до температуры плавления (0 °C):

Q1 = m * c * Δt, где m - масса льда, c - удельная теплоемкость льда, Δt - изменение температуры.

m = 0,4 кг, c = 2100 Дж/(кг*°C) (удельная теплоемкость льда), Δt = 53 °C.

Q1 = 0,4 * 2100 * 53 = 44520 Дж.

Теперь найдем количество теплоты, которое поглотит вода при охлаждении до температуры равновесия:

Q2 = m * c * Δt, где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Δt - изменение температуры.

m = 0,1 кг, c = 4200 Дж/(кг*°C) (удельная теплоемкость воды), Δt - неизвестно.

Q2 = 0,1 * 4200 * Δt = 420 * Δt.

Так как в процессе теплообмена количество теплоты, выделенное льдом, равно количеству теплоты, поглощенному водой, то:

Q1 = Q2, 44520 = 420 * Δt, Δt = 44520 / 420 = 106 градусов.

Таким образом, температура в калориметре установится равной 106 °C.