Тема . №24 МКТ. Термодинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.04 Тепловые явления

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №24 мкт. термодинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#91831

В теплоизолированный сосуд, в котором находится 1 кг льда при температуре − 20∘C,  налили 0,2 кг воды при температуре 10∘C.  Определите массу льда в сосуде после установления теплового равновесия. Теплоёмкостью сосуда и потерями тепла пренебречь.

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Определим конечное состояние смеси лёд-вода, для чего сравним количество теплоты Q1  , необходимое для нагревания льда до температуры плавления, и количество теплоты Q2  , которое может отдать вода при остывании до начала процесса кристаллизации:

Q1 = c1m1(0− t1)= 2100⋅1⋅(0− (−20)) =42000 Д ж

Q = c2m2t2 = 4200 ⋅0,2⋅10 =8400 Дж

Q1 > Q2

следовательно, вода успеет остыть до 0∘C  и начнёт кристаллизоваться. Для того, чтобы полностью превратиться в лёд, воде при 0∘C  необходимо отдать количество теплоты

Q3 = λm2 = 330⋅103 ⋅0,2 =66000 Д ж

Так как Q1 < Q2+ Q3  , 42000< 8400+ 66000 =74400  , можно сделать вывод, что только часть воды массой m3  превратится в лёд и в сосуде установится конечная температура tk = 0∘C  .
Запишем уравнение теплового баланса:

c1m1 (0 − t1)+ c2m2(0− t2)− λm3 = 0

Таким образом, масса кристаллизовавшейся воды:

m3 = −-c1m1t1-− c2m2t2= −-2100-⋅1⋅(−-20)− 4200⋅0,2⋅10≈ 0,1 кг
            λ                   330000

Общая масса льда, получившаяся в сосуде:

M  = m1+ m3

Полуичм:

M  = 1+ 0,1 = 1,1 кг
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

3

I) записаны положения теории и физические законы,

закономерности, применение которых необходимо для решения

задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение теплового баланса, формула количества теплоты при нагреве/охлаждении тела, формула количества теплоты при плавлении/кристаллизации, сказано что вода будет кристаллизоваться и указано почему);

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения

физических величин (за исключением обозначений констант,

указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии

задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при

написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и

расчёты, приводящие к правильному числовому ответу

(допускается решение «по частям» с промежуточными

вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения

искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,

2

физические законы, закономерности, и проведены необходимые

преобразования, но имеется один или несколько из следующих

недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном

объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,

неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены

в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях

допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не

доведены до конца.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих

1

случаев.

Представлены только положения и формулы, выражающие

физические законы, применение которых необходимо для решения

задачи, без каких-либо преобразований с их использованием,

направленных на решение задачи, и ответа.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая

для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения),

но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися

формулами, направленные на решение задачи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи

(или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена

ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с

имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!