Сосуд, содержащий смесь ВОДЫ со льдом массой
m = 1 кг, поставили на электрическую плиту и сразу же начали
измерять температуру содержимого сосуда. График
зависимости температуры от времени представлен на рисунке.
Определите массу льда в смеси. Полезную мощность
нагревателя электроплиты считать постоянной. Удельная
теплота плавления льда 2 = 3,3-10^5 Дж/кг
удельная теплоемкость
воды с = 4200 Дж/кг*°С​

Ответ:

≈ 0.102 кг

Объяснение:

На графике виден процесс таяния льда (температура смеси постоянная t1 = 0°), который длился τ1 = 20 мин = 1200 с.

А также процесс нагревания воды (температура смеси равномерно увеличивается от t1 = 0° до t2 = 4°), который длился τ2 = 30 - 20 = 10 мин = 600 с.

Количество теплоты для нагревания воды равно:

Q = c * m * (t2 − t1)

где:

с - удельная теплоемкость = 4200 Дж/(кг*°С​)

m - масса вещества = 1 кг

Q = 4200 * 1 * (4 − 0) = 16800 Дж

Мощность плитки равна:

N = Q / τ2 = 16800 / 600 = 28 Вт

Тогда на плавление льда было потрачено теплоты:

Q = N * τ1 = 28 * 1200 = 33600 Дж

Количество теплоты, которое надо потратить для плавления вещества вычисляется по формуле:

Q = λ * m

где λ - удельная теплота плавления льда λ = 330000 Дж/кг

Масса льда, которую можно расплавить таким количеством равно:

mл = Q / λ = 33600 / 330000 ≈ 0.102 кг

Масса льда в смеси ≈ 0.102 кг