В стакан калориметра, содержащий 177 г воды, опустили кусок льда, имевший температуру 0 °С. Начальная...

Для решения этой задачи используем закон сохранения энергии, согласно которому количество энергии, отданное более теплой водой, будет равно количеству энергии, полученному льдом для его плавления и нагрева до температуры воды в калориметре.

1. Пусть $m$ - искомая масса льда. Температура плавления льда 0 °С, поэтому для начала ему нужно поглотить теплоту, чтобы растаять. Удельная теплота плавления льда равна 330 кДж/кг, что в джоулях составляет 330,000 Дж/кг. Таким образом, энергия, необходимая для плавления льда: $Q_{\text{плавление}}=330,000\times m$

2. После того как лед растаял, вода, получившаяся из льда, имеет температуру 0 °С и должна нагреться до конечной температуры воды в калориметре, т.е. до 5 °С. Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/$кг·°С$. Энергия, необходимая для нагрева этой воды: $Q_{\text{нагрев}}=4200\times m\times (5-0)=21000\times m$

3. Вода в калориметре изначально имеет температуру 45 °С и охлаждается до 5 °С, отдавая энергию льду. Масса воды в калориметре 177 г или 0.177 кг. Энергия, отданная этой водой: $Q_{\text{отдача}}=4200\times 0.177\times (45-5)=4200\times 0.177\times 40=29688$

4. По закону сохранения энергии, энергия, отданная водой, равна энергии, полученной льдом: [ Q{\text{отдача}} = Q{\text{плавление}} + Q_{\text{нагрев}} ] $29688=330000\times m+21000\times m$ $29688=351000\times m$ $m=\frac{29688}{351000}\approx 0.085\text{ кг}$

Таким образом, масса льда составляет примерно 85 граммов.

Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Первоначальная энергия воды и льда равна конечной энергии воды после того, как весь лед растаял.

Пусть масса льда равна m кг, тогда энергия, переданная льду для плавления, равна Q = m * 330 кДж.

Энергия, полученная вода, чтобы остыть от 45°C до 5°C, равна Q = 177 г 4,2 кДж/(кг°С) * $45°C-5°C$.

Таким образом, мы можем записать уравнение: m 330 кДж = 177 г 4,2 кДж/(кг°С) $45°C-5°C$.

Решив это уравнение, мы найдем массу льда: m = (177 г 4,2 кДж/(кг°С) * $45°C-5°C$) / 330 кДж

m = 0,5318 кг = 531,8 г.

Итак, масса льда равна 531,8 г.