Свинцовую дробь, нагретую до 100 °С, в количестве 100 г смешивают с 50 г льда при 0 °С. Какой будет температура смеси после установления теплового равновесия?

Температура смеси станет равной 0°С

m₁ = 100 г = 0,1 кг

t₁ = 100°C

c₁ = 140 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость свинца

m₂ = 50 г = 0,05 кг

t₂ = 0°C

λ₂ = 340 000 Дж/кг - удельная теплота плавления льда.

--------------------------

t₃ - ? - установившаяся температура смеси

-------------------------

При остывании дроби до температуры t₂ = 0°C выделится энергия

Q₁ = c₁ · m₁ · (t₁ - t₂) = 140 · 0. 1 · (100 - 0) = 1400 (Дж)

Посмотрим, хватит ли этой энергии, чтобы растопить лёд

Энергия, необходимая для превращения всего льда в воду

Q₂ = λ₂ · m₂ = 340 000 · 0. 05 = 17 000 (Дж)

Поскольку Q₂ > Q₁. то растопится только часть льда

Δm = Q₁ : λ₂ = 1400 : 340 000 ≈ 0. 004 (кг) = 4 г - растопится

Остальная масса льда останется в твёрдом состоянии

Поэтому температура t₃ смеси будет равна 0°C