kalorymetria

[agata + agata]

witam , czy ktos moze mi wytlumaczyc jak rozwiazac te zadania ?
1.w mosieznym kalorymetrze o cieple wlasciwym Ck = 400 J/kg*K i masie m1 = 600 g znajduje sie lod o masie m2 = 400 g i temp t1 = - 20 st c . do
kalorymetru wlano m3 = 1 kg wody o temp t2 = 60 st c .ile wyniesie temp koncowa ukladu?
cieplo wlasciwe wody cw = 4200 J/kg*K , cieplo wlasciwe lodu CL = 2100 J/kg * K
L= 3,38 * 10^5 J/kg*K

2.W mosieznym kalorymetrze o masie m1 = 100g jest m2=120 g wody o temp = t1=18 st c . do kalorymetru wrzucono m3= 100g metalowych gozdzikow o temp
t2=
100 st c i stwierdzono ze temp wody wzrosla do t3 = 24,4 st c .
cieplo wlasciwe mosiadzu Cm = 400 J/kg *K , cieplo wlasciwe wody Cw = 4200 J/kg * K . oblicz cieplo wlasciwe gozdzikow.

[Adax82]

agata + agata,
Ad1:
Kalorymetr, który zawiera lód o temp. -20 oC ma temparaturę ( musimy tak to założyć ) -20 oC.
Wlana woda:
a/. podgrzewa zarówno kalorymetr i lód,
b/. ewentualnie topi lód i podgrzewa uzyskaną z niego wodę, ale tego nie możemy stwierdzić – musimy oszacować jak będzie przebiegać proces co robimy w następujący sposób:
Q1 – ciepło na podgrzanie kalorymetru od temp. -20 oC do temp. 0 oC
Q2 – ciepło na podgrzanie lodu od temp. -20 oC do temp. oC
Q3 – ciepło na ochłodzenie wody od temp. 60 oC do temp. 0 oC
Q1 = m₁*c_k*20 = 0,6*400*20 = 4800 J
Q2 = m₂*c_L*20 = 0,4*2100*20 = 16800 J
Suma ciepła potrzebnego na ogrzanie kalorymetru i lodu od temp. -20 oC do temp. 0 oC:
Q3 = Q1 + Q2 = 4800 + 16800 = 21600 J

Ciepło potrzebne na schłodzenie wody od temp. 60 oC do temp. 0 oC:
Q4 = m_w*c_w*60 = 1*4200*60 = 252000 J

Widzimy, że strumień ciepła jaki niesie ze sobą woda wystarcza ( z nadwyżką ) do ogrzania kalorymetru i ogrzania lodu.
Q5 = Q4 – Q3 = 252000 – 21600 = 230400 J
Badamy, czy ta ilość ciepła jest w stanie stopić cały lód:
Q5 = mL*L = x*338000
x = 230400/338000 = 0,682 kg
Lodu musiałoby być 0,682 kg, żeby go stopić, a także podgrzać kalorymetr, uzyskawszy temperaturę końcową tych substancji wynoszącą 0 oC. Teraz już widzimy, że ponieważ masa lodu jest mniejsza niż 0,682 kg ( bo wynosi 0,4 kg ) to wnioskujemy, że końcowa mieszanina składa się tylko z wody – tej powstałej ze stopionego lodu jak i wody, którą dolano. Zauważyć tu należy, że cały lód uległ stopieniu.
Możemy napisać bilans ciepła ( mając na uwadze poprzednie wnioski):
m_w*c_w*( 60-x ) = m₁*ck*( x - -20 ) + m₂*c_L*20 + m₂*L + m₂*c_w* ( x – 0 )
1*4200 ( 60 – x ) = 0,6*400 ( x – -20 ) + 0,4*2100*20 + 0,4*338000 + 0,4*4200*( x )
Po rozwiązaniu powyższego równania ( z jedną niewiadomą ) otrzymamy: x = 41 oC
Końcowy stan mieszaniny: na skutek dolanej wody uzyskamy: ogrzanie lodu, całkowite roztopienie lodu, ogrzanie wody z tego lodu, ogrzanie kalorymetru, schłodzenie dolewanej wody - wszystko do temperatury końcowej równej 16,3 oC.

Ad.2
To zadanie jest zupełnie analogiczne