В калориметр помещен лед с начальной температурой t1 = –10°C и нагреватель постоянной мощности. Постройте график изменения в зависимости от времени τтемпературы t в калориметре от t1 до t2= +10°C.

В калориметр помещен лед с начальной температурой t1 = –10°C и нагреватель постоянной мощности. Постройте график изменения в зависимости от времени τтемпературы t в калориметре от t1 до t2= +10°C.

Чтобы правильно построить этот график, надо учесть значения удельных теплоемкостей льда и воды, а также удельную теплоту плавления льда. И, кроме того, тот факт, что достигнув значения 0 градусов Цельсия, температура смеси льда и воды будет оставаться равной нулю до полного таяния всей массы льда.

Итак, гуглим и получаем:

- удельная теплоемкость льда         = 2060     Дж/кг*К
- удельная теплоемкость воды        = 4183     Дж/кг*К
- удельная теплота плавления льда = 335000  Дж/кг

Проанализировав величины теплоты, необходимой для нагревания единицы массы на один градус (а это по определению и есть удельная теплоемкость), приходим к выводу, что при одинаковой подаче тепла (по условию у нас нагреватель постоянной мощности) вода нагревается в два раза медленнее, чем лед.  Иначе говоря,  нагревание льда от -10 градусов до 0 займет времени в два раза меньше, чем нагревание воды от 0 до +10 градусов Цельсия.

Теперь о соотношении времени нагрева с временем плавления. Очевидно, что времени на плавление потребуется во столько раз больше, чем времени нагревания воды, во сколько раз удельная теплота плавления больше удельной теплоемкости воды.  Видим, что это около 80 раз.

Ну, а теперь строим график:


Комментарии