Rozwiązane

Herbatę w kubku termicznym zalano 200g wrzątku, a następnie dodano kostkę lodu o temp -10st C i masie 10g i całość zamknięto. Oblicz temp napoju po roztopieniu się lodu i wyrównaniu temp w całej objętości cieczy. Pomiń straty ciepła oraz wymianę między herbatą a wrzątkiem. Ciepło właściwe wody wynosi 4200J/kg st C ciepło właściwe lodu to 2100J/kg st C a ciepło topnienia lodu jest równe 334 000J/kg.



Odpowiedź :

Sappho24680

Wymiana ciepła

kubek termiczny - przemiany fazowe wody

ODP.: Temperatura układu w stanie stacjonarnym to około [tex]57 ^\circ C[/tex]

Dane:

[tex]m_w= 0,2kg \to[/tex] masa wrzątku [tex]T_w=100^\circ C[/tex]

[tex]m_l= 0,01kg \to[/tex] masa lodu [tex]T_l=-10^\circ C[/tex]

Stałe:

[tex]C_w = 4200 \frac{J}{kg ^\circ C} \to[/tex] ciepło właściwe wody

[tex]C_l = 2100 \frac{J}{kg ^\circ C} \to[/tex] ciepło właściwe lodu

[tex]C_{l \to w} = 334000 \frac{J}{kg} \to[/tex] ciepło topnienia lodu

Bilans cieplny

Korzystając z faktów, że:

  • masa się nie zmienia
  • finalna mieszanina to woda w postaci ciekłej
  • oznaczmy temperaturę końcową układu jako [tex]T_{fin}[/tex]

mamy wtedy:

[tex]C_w m_w T_w + C_l m_l T_l + C_{l \to w} m_w = C_w(m_w+m_l)T_{fin}[/tex]

czyli:

[tex]T_{fin} = \frac{84000-210-33400}{882} [^\circ C] = 57 [^\circ C][/tex]

Należy pamiętać o zamianie jednostek na standardowe układu SI.

Inne Pytanie