Hőtanos fizika feledatban valaki segítene?

Ami valószínűleg történni fog: *

- felmelegszik a jég

- elolvad a jég

- az elolvadt jégből keletkező víz felmelegszik

- az eredeti víz lehűl

Az utolsó kettőnél nem tudjuk a "cél" hőmérsékletet, hiszen ez a feladat kérdése.

1. Felmelegszik a jég

m1 = 0,002 kg

deltaT1 = 0°C - (-8°C) = 273 K - 265 K = 8 K

Az ehhez szükséges hő:

Q1 = Cjég * m1 * deltaT1 = 33,6 J

2. Elolvad a jég

m1 = 0,002 kg

Az ehhez szükséges hő:

Q2 = Lo * m1 = 670 J

3. Felmelegszik a jégből keletkezett víz

m1 = 0,002 kg

Legyen T a keresett közös hőmérséklet.

deltaT2 = T - 0°C = T - 273 K (Tehát T-t kelvinben keressük)

Az ehhez szükséges hő:

Q3 = Cvíz * m1 * deltaT2 = 4200 * 0,002 * (T - 273)

4. Az eredeti víz lehűl

m2 = 0,3 kg (1 liter víz kb. 1 kg)

deltaT3 = T - 24°C = T - 297 K

Az ehhez szükséges hő:

Q4 = Cvíz * m2 * deltaT3 = 4200 * 0,3 * (T - 297)

------

Mivel eltekintünk a hőveszteségtől, ezért a szükségess hők összegének 0-nak kell lennie:

Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 0

33,6 + 670 + 4200 * 0,002 * (T - 273) + 4200 * 0,3 * (T - 297) = 0

703,6 + 8,4 * (T - 273) + 1260 * (T - 297) = 0

703,6 + 8,4 * T - 2293,2 + 1260 * T - 374220 = 0

1268,4 * T - 375809,6 = 0

1268,4 * T = 375809,6

T = 296,286 K = 23,286 °C

------

*:

Mivel sokkal több víz van, mint jég (150-szer annyi!), ezért lehet sejteni, hogy a jég el fog olvadni, és valamilyen hőmérsékletű víz lesz a végeredmény.

Ha ebben nem vagy biztos, így lehet eldönteni:

1. Kiszámolod, mennyi hő kell a jég felmelegítéséhez (0°C-ra).

2. Kiszámolod, mennyi hő kell a víz lehűtéséhez (0°C-ra szintén).

Amelyikhez kevesebb hő kell, azzal az anyaggal fog történni valami (víz - megfagy, jég - elolvad, DE nem biztos, hogy az egész!).

Ha az egész elolvadásához/megfagyásához van elég hő, akkor még történhet valami: a közös jég lehűl / a közös víz felmelegszik (mint most). De ha pont annyi hő van csak, mint amennyi a fagyáshoz/olvadáshoz kell, akkor 0°C-os marad a jég/víz.