С водой массой 100 г в алюминиевый калориметр массой 30 г при температуре 240 с добавляют 150 г льда, находящегося

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что всю потерянную энергию одной системы должна получить другая система. В данном случае, внутренняя энергия системы воды и калориметра должна равняться внутренней энергии системы льда после его плавления.

Для начала найдем количество теплоты, которое передается от воды и калориметра к льду.
Вода и калориметр нагреваются до температуры плавления льда (0°C), а затем тепло из воды передается в лед, чтобы его расплавить. Для этого воспользуемся формулой q = m * c * ΔT, где q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

1. Нагрев воды и калориметра:
q1 = (m1 + m2) * c * ΔT1,
где m1 - масса воды, m2 - масса калориметра, c - удельная теплоемкость алюминия (0,897 Дж/(г*°C)), ΔT1 - изменение температуры (240°C - 0°C).

2. Плавление льда:
q2 = m3 * L,
где m3 - масса льда, L - теплота плавления льда (334 Дж/г).

Итак, чтобы понять, растает ли весь лед или нет, нужно сравнить количество теплоты, переданное льду, с количеством теплоты, которое может изначально отдать вода и калориметр:
q2 <= q1

Подставим значения в формулы и рассчитаем:
1. q1 = (100 г + 30 г) * 0,897 Дж/(г*°C) * (240°C - 0°C) = 30108 Дж
2. q2 = 150 г * 334 Дж/г = 50100 Дж

Как видим, q2 > q1, то есть количество теплоты, которое может отдать вода и калориметр, меньше количества теплоты, необходимого для плавления всего льда. Следовательно, не весь лед растает.

Теперь, чтобы найти установившуюся температуру, предположим, что весь лед расплавляется. Теплота, необходимая для нагрева новой системы (вода + калориметр + расплавленный лед) до установившейся температуры Tf, будет равна:
q" = (m1 + m2 + m3) * c * ΔTf,
где ΔTf = Tf - 0°C.

Сравним количество теплоты, переданное системе, с количеством теплоты, которое может отдать вода и калориметр:
q" <= q1

Подставим известные значения и решим уравнение:
(m1 + m2 + m3) * c * ΔTf <= (m1 + m2) * c * ΔT1

(100 г + 30 г + 150 г) * 0,897 Дж/(г*°C) * (Tf - 0°C) <= (100 г + 30 г) * 0,897 Дж/(г*°C) * (240°C - 0°C)

280 г * 0,897 Дж/(г*°C) * Tf <= 33048 Дж

Tf <= 33048 Дж / (280 г * 0,897 Дж/(г*°C))

Tf <= 13,53°C

Таким образом, установившаяся температура будет составлять не более 13,53°C.