ВсОШ 2002, Муниципален етап, 8–11 клас — Задача 4. Калориметр (8 класс, задача 4)

• 0 °C

Начальная масса воды в калориметре $m_1 = 1$ кг; температура плавления льда $t_0 = 0^{\circ}\mathrm{C}$. После наступления термодинамического равновесия возможны три случая:

1. $t_2 < t < t_0$ — калориметр заполнен льдом;
2. $t_0 < t < t_1$ — калориметр заполнен водой;
3. $t = t_0$ — калориметр заполнен льдом, водой или их смесью.

Количество теплоты, которое может отдать вода при остывании до температуры кристаллизации,

Количество теплоты, которое нужно сообщить льду, чтобы нагреть его до температуры плавления,

Количество теплоты, которое нужно сообщить льду, чтобы превратить его в воду при температуре плавления,

Из соотношения $Q_2 < Q_1 < (Q_2 + Q_3)$ следует, что лед нагреется до $t_0$, начнет плавиться, но не расплавится весь, то есть реализуется случай 3. В этом состоянии система представляет собой смесь воды и льда при $t = t_0 = 0^{\circ}\mathrm{C}$.