В калориметр удельная теплоемкость которого пренебрежимо мала налили 200 г воды при температуре +5 С...

После установления теплового равновесия в калориметре будет находиться смесь воды и льда при температуре 0°C. В начале процесса произойдет переход теплоты от воды к льду, что приведет к плавлению льда. После этого в калориметре будет находиться смесь воды и льда при температуре 0°C, так как плавление происходит при постоянной температуре.

Для решения задачи необходимо учесть теплообмен между водой и льдом.

Дано:

• Масса воды ( m_1 = 200 \, \text{г} ) при температуре ( t_1 = +5 \, ^\circ\text{C} ).
• Масса льда ( m_2 = 100 \, \text{г} ) при температуре ( t_2 = -5 \, ^\circ\text{C} ).

Необходимо определить, какая фаза будет находиться в калориметре после установления теплового равновесия.

1. Теплоемкость и теплотворные способности:

   • Удельная теплоемкость воды ( c_{\text{в}} = 4.18 \, \text{Дж/(г} \cdot \text{°C)} ).
   • Удельная теплоемкость льда ( c_{\text{л}} = 2.09 \, \text{Дж/(г} \cdot \text{°C)} ).
   • Удельная теплота плавления льда ( \lambda = 334 \, \text{Дж/г} ).

2. Вычисление тепла, отдаваемого водой: Вода будет остывать до ( 0 \, ^\circ\text{C} ): [ Q_{\text{вода}} = m1 \cdot c{\text{в}} \cdot (t_1 - 0) = 200 \cdot 4.18 \cdot (5 - 0) = 4180 \, \text{Дж} ]

3. Вычисление тепла, необходимого для нагревания льда до ( 0 \, ^\circ\text{C} ): [ Q_{\text{нагрев}} = m2 \cdot c{\text{л}} \cdot (0 - t_2) = 100 \cdot 2.09 \cdot (0 - (-5)) = 1045 \, \text{Дж} ]

4. Вычисление тепла, необходимого для плавления льда: [ Q_{\text{плавление}} = m_2 \cdot \lambda = 100 \cdot 334 = 33400 \, \text{Дж} ]

5. Сравнение тепловых эффектов:

   • Вода может отдать ( Q_{\text{вода}} = 4180 \, \text{Дж} ).
   • Лед требует ( Q{\text{нагрев}} + Q{\text{плавление}} = 1045 + 33400 = 34445 \, \text{Дж} ).

Поскольку ( Q{\text{вода}} < Q{\text{нагрев}} + Q_{\text{плавление}} ), вся вода не сможет растопить весь лед. Поэтому, после установления теплового равновесия, в калориметре будет находиться смесь воды и льда при ( 0 \, ^\circ\text{C} ).

Ответ: г) смесь воды и льда при температуре 0.