В калориметр, содержащий кусок льда массой 0,5 кг при температуре -10 градусов Цельсия наливают воду массой 0,5 кг при температуре 10 градусов Цельсия. Какая температура установится в калориметре? Чему равна масса льда в калориметре после установления теплового равновесия?

Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии:

м(л) * c(л) * Δt(л) + м(в) * c(в) * Δt(в) = 0

где м(л) - масса льда, c(л) - удельная теплоемкость льда, Δt(л) - изменение температуры льда, м(в) - масса воды, c(в) - удельная теплоемкость воды, Δt(в) - изменение температуры воды.

Удельная теплоемкость льда c(л) = 2100 Дж/(кг*°C), удельная теплоемкость воды c(в) = 4200 Дж/(кг*°C).

Подставляем известные значения:

0,5 * 2100 * Δt(л) + 0,5 * 4200 * (-10 - Δt(л)) = 0

1050 * Δt(л) - 2100 * (10 + Δt(л)) = 0

1050Δt(л) - 21000 - 2100Δt(л) = 0

-1050Δt(л) = -21000

Δt(л) = 20°C

Таким образом, температура установится в калориметре равной 20°C.

Теперь найдем массу льда в калориметре после установления теплового равновесия:

м(л) = м(в) * (Δt(в) / Δt(л))

м(л) = 0,5 * (20 / 10) = 1 кг

Итак, после установления теплового равновесия в калориметре останется 1 кг льда.