Gdy 1 litr wody o temperaturze 0 stopni wlejemy na bryłę 100 kg lodu o temperaturze - 20 stopni to:

a) część lodu się stopi

b) część wody zamieni się w lód

c) cały lód się stopi

d) całą woda zamieni się w lód.


Odpowiedź :

Gdy 1 litr wody o temperaturze 0 stopni wlejemy na bryłę 100 kg lodu o temperaturze - 20 stopni to:

d) całą woda zamieni się w lód.

Ilość wody jest za mała, aby stopić choć część lodu. Odda ona swoje całe ciepło i zamieni się w lód.

V₁=1 l -> m₁=1 kg

t₁=0 °C

m₂=100 kg

t₂=-20 °C

ck=334 kJ/kg - ciepło krzepnięcia wody

cwl=2100 J/kg - ciepło właściwe lodu

Aby 1 kg wody w temperaturze krzepnięcia zamienił się w lód, musi on oddać

[tex]Q_o=c_k*m=334000 \ [\frac{J}{kg}]*1 \ [kg]=334000 \ J[/tex]

Ciepło to pobierze bryła lodu, która pod jego wpływem ogrzeje się do temperatury

[tex]Q_p=c_{wl}*m_l*\Delta T\\ \\\Delta T=\frac{Q_p}{c_{wl}*m_l}=\frac{334000 \ [J]}{2100 \ [\frac{J}{kg}]*100 \ [kg]}=1,59 \ ^{\circ}C\\ \\t_k=t_p+\Delta T=-20+1,59=-18,41 \ ^{\circ}C[/tex]

Ostateczna temperatura będzie jeszcze nieco wyższa, bo powstały z wody lód będzie miał temperaturę 0 °C i będzie dążył do wyrównania temperatury z bryłą.