Сколько кубиков льда при температуре -8 С надо бросить в литровую банку с водой при температуре 38 С, чтобы охладить воду до 18 С, если объём каждого кубика 4 см^3?



Сначала лед должен нагреться до температуры плавления, для чего надо теплоты:

$Q_1=C_1m_1(T_0-T_1)$      где  $C_1,\;m_1,\;T_0,\;T_1$ - удельная теплоемкость льда (гуглите ее), масса льда, температура плавления льда, начальная температура льда

Далее лед должен расплавиться, для чего требуется теплоты:   $Q_2=m_1\lambda$ 

где $\lambda$ - удельная теплота плавления льда.

Далее вода, образовавшаяся в результате плавления льда, должна нагреться до конечной температуры смеси, для чего потребуется теплоты:

$Q_3=C_2m_1(T_2-T_0)$ 

где  $C_2,\;T_2$ - удельная теплоемкость воды (гуглите ее), конечная температура смеси.

Все требуемое количество теплоты будет получено от горячей воды.

Составим уравнение теплового баланса:

$C_1m_1(T_0-T_1)+m_1\lambda+C_2m_1(T_2-T_0)=C_2m_2(T_3-T_2)$

Из полученного уравнения выразим искомую массу льда:

$m_1=\frac{C_2m_2(T_3-T_2)}{C_1(T_0-T_1)+\lambda+C_2(T_2-T_0)}$

Один кубик льда имеет массу $m_0=\rho_1V_0$,  где  $\rho_1,\;V_0$ - плотность льда (гуглите ее) и объем льда

Тогда необходимое количество кубиков выражается формулой:

$n=\frac{m_1}{m_0}=\frac{C_2m_2(T_3-T_2)}{\rho_1V_0(C_1(T_0-T_1)+\lambda+C_2(T_2-T_0))}$





Комментарии