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0cの30gの氷を鉄容器150gの質量で500gの水45cと混合し、すべての溶融温度が同じ最終温度になるまで攪拌すると?

この問題を解決する方法は次のとおりです。これには、熱伝達と位相の変化が含まれます。

1。変数の定義:

* m_ice: 氷の質量=30 g

* m_water: 水の質量=500 g

* m_iron: 鉄の容器の質量=150 g

* t_ice: 氷の初期温度=0°C

* t_water: 水の初期温度=45°C

* t_final: 混合物の最終温度(見つけたいもの)

* l_fusion: 氷の融合の潜熱=334 j/g

* c_water: 水の比熱容量=4.18 j/(g°C)

* c_iron: 鉄の比熱容量=0.45 j/(g°C)

2。熱バランス方程式を設定します:

氷によって得られた総熱(溶けと温暖化)は、水と鉄の容器が冷却するときに失われた総熱に等しくなければなりません。

* 氷で獲得した熱=水で失われる熱 +鉄で失われた熱

3。熱項を分解:

* 氷で獲得した熱:

* 融解: m_ice * l_fusion

* 温暖化: m_ice * c_water *(t_final -t_ice)

* 水で失われた熱: m_water * c_water *(t_water -t_final)

* 鉄で失われた熱: m_iron * c_iron *(t_water -t_final)

4。値をプラグインして解決します:

(30 g * 334 j/g) +(30 g * 4.18 j/(g°C) *(t_final -0°C))=(500 g * 4.18 j/(g°C) *(45°C -T_FINAL))

5。 T_FINAL:を簡素化して解決します

* 10020 J + 125.4 J/°C * T_FINAL =9390 J -2090 J/°C * T_FINAL + 3037.5 J -67.5 J/°C * T_FINAL

* 2283 J/°C * T_FINAL =1578.5 j

* t_final≈0.69°C

したがって、混合物の最終温度は約0.69°Cです。

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