Для решения этой задачи необходимо воспользоваться принципом сохранения энергии. В данном случае, энергия, потерянная водой при охлаждении, будет равна энергии, необходимой для плавления льда.
Вот шаги для решения:
Определим количество тепла, которое вода отдаст при охлаждении.
Формула для вычисления тепла, которое теряет вода при изменении температуры:
[
Q{\text{вода}} = m{\text{вода}} \cdot c{\text{вода}} \cdot \Delta T{\text{вода}}
]
где:
- ( m_{\text{вода}} ) — масса воды,
- ( c_{\text{вода}} ) — удельная теплоемкость воды,
- ( \Delta T_{\text{вода}} ) — изменение температуры воды.
Дано:
- ( m_{\text{вода}} = 500 ) г = 0.5 кг (переводим в килограммы),
- ( c_{\text{вода}} = 4200 ) Дж/(кг·°C),
- ( \Delta T_{\text{вода}} = 10 - 0 = 10 ) °C.
Подставляем значения в формулу:
[
Q_{\text{вода}} = 0.5 \cdot 4200 \cdot 10 = 21000 \text{ Дж}
]
Определим количество тепла, необходимого для плавления льда.
Формула для вычисления тепла, необходимого для плавления льда:
[
Q{\text{лед}} = m{\text{лед}} \cdot \lambda
]
где:
- ( m_{\text{лед}} ) — масса льда,
- ( \lambda ) — удельная теплота плавления льда.
Дано:
- ( \lambda = 340 ) кДж/кг = 340000 Дж/кг (переводим в джоули).
Подставляем значения в формулу:
[
Q{\text{лед}} = m{\text{лед}} \cdot 340000
]
Уравняем количество тепла, отданного водой, и количество тепла, необходимого для плавления льда.
[
Q{\text{вода}} = Q{\text{лед}}
]
[
21000 = m_{\text{лед}} \cdot 340000
]
Решим уравнение для нахождения массы льда ( m_{\text{лед}} ).
[
m_{\text{лед}} = \frac{21000}{340000} = 0.06176 \text{ кг}
]
Переведем массу льда в граммы:
[
m_{\text{лед}} = 0.06176 \cdot 1000 = 61.76 \text{ г}
]
Таким образом, чтобы лед, температура которого 0 °C, только растаял, нужно взять примерно 61.76 г льда.