В колбе находится вода массой 600 г при температуре 80 градусов. Чему должна быть равна масса льда при температуре - 15 градусов, который нужно добавить в воду, чтобы окончательная температура смеси стала 50 градусов?

Удельная теплоемкость воды - С_уд. (воды) = 4183 Дж/кг;

Удельная теплота плавления льда - Q_{уд. пл.} (льда) = 330 кДж/кг;

Удельная теплоемкость льда - С_уд. (льда) = 2060 Дж / (кг*к)

При охлаждении воды до 50 градусов выделится:

Q = С_уд. (воды) * m (воды) * (Т₁ (воды) - Т₂ (воды)) = 4183 * 0,6 * (80 - 50) = 75294 Дж;

Выделившаяся теплота будет израсходована на нагревание льда до 0 ^оС, его плавление и нагревание образовавшейся воды от 0 до 50 ^оС:

Q = m (льда) * (С_уд. (льда) * (Т_пл (льда) - Т₁ (льда)) + Q_{уд. пл.} (льда) + С_уд. (воды) * (Т₂ (воды) - Т_пл (льда));

m (льда) = Q / (С_уд. (льда) * (Т₁ (льда) - Т_пл (льда)) + Q_{уд. пл.} (льда) + С_уд. (воды) * (Т₂ (воды) - Т_пл (льда)) = 75294 / (2060 * (0 + 15) + 330000 + 4183 * (50 - 0)) = 0,132 кг.

Ответ: m (льда) = 0,132 кг.