В воду массой m2=10 кг, имеющую температуру t1=30 с, положили кусок льда массой m2=4 кг, имеющий температуру t2=-20 с, определите установившуюся температуру и состав системы после наступления теплового равновесия.

m1 = 10 кг.

t1 = 30 °C.

С1 = 4200 Дж/кг*°C.

m2 = 4 кг.

t2 = - 20 °C.

С2 = 2100 Дж/кг*°C.

t3 = 0 °C.

λ = 3,4 * 10⁵ Дж/кг.

Найдём количество теплоты Q1, которое выделится при охлаждении воды до температуры t3 = 0 °C по формуле: Q1 = С1 * m1 * (t1 - t3).

Q1 = 4200 Дж/кг*°C * 10 кг * (30 °C - 0 °C) = 1260000 Дж.

Найдём количество теплоты Q2, которое необходимое для нагревание льда до температуры t3 = 0 °C, по формуле: Q2 = С2 * m2 * (t3 - t1).

Q2 = 2100 Дж/кг*°C * 4 кг * (0 °C - ( - 20 °C)) = 168000 Дж.

Q3 = Q1 - Q2.

Q3 = λ * m3, где m3 - масса льда, который расплавится.

m3 = (Q1 - Q2) / λ.

m3 = (1260000 Дж - 168000 Дж) / 3,4 * 10⁵ Дж/кг = 3,2 кг.

mл = m2 - m3 = 4 кг - 3,2 кг = 0,8 кг.

Ответ: установится температура t3 = 0 °C при которой будет льда mл = 0,8 кг и воды mв = 13,2 кг.