Какая масса льда, выраженная в граммах, останется в калориметре после установления теплового равновесия, если

Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения энергии.

Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания льда до температуры плавления. Масса льда равна 300 граммам, а его удельная теплоемкость составляет 2100 Дж/(кг · °С). Температура льда -55 °C, а температура плавления льда 0 °C. Поэтому нам нужно нагреть лед на 55 °C. Формула для расчета количества теплоты Q, выделяемой или впитываемой, равна Q = m * c * ΔT, где m - масса в килограммах, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания льда:
Q_1 = m * c * ΔT = 0.3 кг * 2100 Дж/(кг · °С) * 55 °C

Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда. Удельная теплота плавления льда равна 330 кДж/кг. Формула для расчета количества теплоты Q_2 равна Q_2 = m * L, где L - удельная теплота плавления.

Рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда:
Q_2 = m * L = 0.3 кг * 330 кДж/кг

Теперь рассчитаем количество теплоты, выделившееся при охлаждении воды. Масса воды равна 2 кг, а ее температура плавления 0 °C. Чтобы привести воду до температуры плавления, ей нужно охладиться на 0 °C. Формула для расчета количества теплоты Q_3 равна Q_3 = m * c * ΔT, где m - масса в килограммах, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Рассчитаем количество теплоты, выделившееся при охлаждении воды:
Q_3 = m * c * ΔT = 2 кг * 4200 Дж/(кг · °С) * 0 °C

Так как в процессе достижения теплового равновесия количество выделенной теплоты должно быть равно количеству поглощенной, мы можем записать уравнение:
Q_1 + Q_2 = Q_3

Подставим значения, которые мы уже рассчитали:
0.3 кг * 2100 Дж/(кг · °С) * 55 °C + 0.3 кг * 330 кДж/кг = 2 кг * 4200 Дж/(кг · °С) * 0 °C

Теперь рассчитаем значение выражения и найдем массу льда, оставшуюся в калориметре:
M = (2 кг * 4200 Дж/(кг · °С) * 0 °C - 0.3 кг * 2100 Дж/(кг · °С) * 55 °C) / (330 кДж/кг)

Подставив числовые значения и выполним вычисления.