Решение задач

Задача № 10288

В сосуд со льдом массой 270 г, имеющим температуру -69 ºС, долили воды массой 54,1 г и температурой 58 ºС. На сколько в полученной смеси масса льда отличается от массы воды? Ответ дайте в граммах. Считать удельную теплоёмкость льда равной 2060 Дж
кг×ºС
, удельную теплоту плавления льда равной 330 кДж
кг
, удельную теплоёмкость воды равной 4200 Дж
кг×ºС
.

Решение и ответ:

Ответ: ≈324

Добавленная вода замёрзла, кристаллизовалась в лёд, получившийся лёд остыл. Лёд, который был изначально в сосуде, стал немного теплее. Таким образом, масса льда в сосуде стала равна 324 г, воды в жидком состоянии там не осталось (0 кг). Подробное объяснение доступно для зарегистрированных пользователей.

Решения этой задачи от наших учеников:

(Не оценено) Комментарий к решению: Можно увидеть по исходным значениям, что изначально было 270 грамм льда и 54 грамма воды. Вместе они составляют 324 грамма, таким образом ответ в 346 грамм, очевидно, неверный: неоткуда взяться дополнительной массе. Ошибка заключается в том, что в этой задаче вода не только остынет и кристаллизуется, но ещё и будет остывать полученный из неё лёд. Ученик же считал, что есть только три тепловых процесса, завершающихся при 0°С, при этом массу замёрзшей части воды считал через Q3, то есть в рассчётах ученика количество энергии, выделенной при кристаллизации воды превысило значение, которое было при указанных в задаче условиях. Эту задачу надо было решать в следующем порядке: вначале подсчитать энергию Q1, которую выделит вода в процессе остывания до 0°С, затем подсчитать энергию Q2 нагрева льда до 0°С, сравнить полученные величины, убедившись, что |Q1| < |Q2| подсчитать энергию кристаллизации всей воды Q3, после сделать сравнение |Q1 + Q3| < |Q2|, после чего сделать вывод, что на самом деле вода не только кристаллизуется, но и полученный лёд будет далее остывать, то есть всё станет льдом, воды не останется, а разница между массой льда и воды составляет приблизительно 324 грамма.

Похожие задачи: 10375, 10397, 10570, 10242, 10541.

Решения похожих задач от наших учеников:

Задача №12579:

(Не оценено) Комментарий к решению: Судя по решению, ученик вначале нагревает лёд до нуля, потом вместе с замёрзшей водой остужает их до температуры, при которой должно прийти тепловое равновесие (энергия Q3 и связанная с ней масса льда и воды mл2). Не очень понятно, насколько он понимал что делает по решению и никаких пояснений по ходу решения задачи нет. Более понятным способом было бы, посчитав, что вода замёрзнет и будет охлаждаться далее уже в виде льда (вывод, который есть в задаче), посчитать заново Qл, при этом указав в качестве конечной температуры искомое tк, и добавив туда охлаждение воды, ставшей льдом. Решение скорее верное, не хватает комментариев, показывающих ход размышлений ученика.

Задача №10547:

(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик получил через Q3 массу кристаллизовавшейся в лёд воды, равную 0,059 кг, а дальше, не сделав никаких выводов или пояснений суммирует исходную массу воды и льда и больше вычислений или пояснений нет. Тут надо было пояснить, что так как полученная масса кристализовавшейся в лёд воды превышает исходную массу воды, то вся вода замёрзнет и таким образом масса оставшейся воды станет равна нулю, а масса льда увеличится на массу воды. Ответ верный, в обосновании решения значительные пропуски.

Задача №10244:

(Не оценено) Комментарий к решению: Задача решена верно, хотя в ответ явно не указан. При этом есть слабое обоснование: если первый этап (охлаждение воды) явно сравнивался с этапом нагрева льда, то второй этап (охлаждение воды + кристаллизация) явно не указан, хотя вывод о полной кристаллизации воды есть.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Тепловые процессы.