Сколько граммов льда окажется в калориметре после установления теплового равновесия, если в калориметре находится вода

Для решения данной задачи, мы можем использовать закон сохранения энергии. В начальный момент, энергия воды и льда равна энергии после установления теплового равновесия.

Для начала, определим количество теплоты, которое передается от воды к льду для достижения теплового равновесия.

Удельная теплоемкость воды равна 4180 Дж/(кг·°C), удельная теплоемкость льда равна 2100 Дж/(кг·°C), а удельная теплота плавления льда равна 330 кДж/кг.

Пусть m1 - масса воды в калориметре, T1 - начальная температура воды, m2 - масса льда, T2 - начальная температура льда.

Количество теплоты, переданное от воды к льду, равно количеству теплоты, необходимому для нагревания воды от T1 до 0°C, плюс количество теплоты, необходимое для плавления всего льда.

Это можно записать следующим образом:

\(m_1 \cdot c_1 \cdot (T_1 - 0) + m_2 \cdot L_f = 0\)

где c1 - удельная теплоемкость воды, L_f - удельная теплота плавления льда.

Подставим числовые значения в формулу:

\(2 \ \text{кг} \cdot 4180 \ \text{Дж/(кг·°C)} \cdot (0 - 0) + 0.3 \ \text{кг} \cdot 330 \ \text{кДж/кг} = 0\)

\(0 + 99 \ \text{кДж} = 0\)

Таким образом, мы получили условие, которое не имеет решения. Это означает, что при заданных условиях не будет происходить теплообмен между водой и льдом, и лед останется в неизменном состоянии. Следовательно, количество льда в калориметре останется равным 300 г.