Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Wanneer 30 g ijs bij 0c wordt gemengd met 500 g water 45 ° C in een ijzeren container 150 g massa en geroerd tot de all -smelttemperatuur hetzelfde welke eindtemperatuur?

Hier leest u hoe dit probleem op te lossen, waarbij warmteoverdracht en faseveranderingen inhoudt:

1. Definieer variabelen:

* m_ice: Massa van ijs =30 g

* m_water: Massa water =500 g

* m_iron: Massa ijzeren container =150 g

* t_ice: Initiële temperatuur van ijs =0 ° C

* t_water: Initiële temperatuur van water =45 ° C

* t_final: Eindtemperatuur van het mengsel (wat we willen vinden)

* l_fusion: Latente fusie van ijs =334 J/g

* c_water: Specifieke warmtecapaciteit van water =4,18 J/(G ° C)

* c_iron: Specifieke warmtecapaciteit van ijzer =0,45 J/(G ° C)

2. Stel de warmtebalansvergelijking in:

De totale hitte die het ijs wordt gewonnen (smelten en opwarming) moet gelijk zijn aan de totale warmte die verloren wordt door het water en de ijzeren container terwijl ze afkoelen:

* Warmte gewonnen door ijs =warmte verloren door water + warmte verloren door ijzer

3. Breek de warmte -termen af:

* Warmte verworven door ijs:

* smelten: m_ice * l_fusion

* opwarming: m_ice * c_water * (t_final - t_ice)

* Warmte verloren door water: m_water * C_Water * (t_water - t_final)

* Warmte verloren door ijzer: m_iron * c_iron * (t_water - t_final)

4. Sluit de waarden aan en lost op:

(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)) + (150 g * 0,45 j/(g ° C) * (45 ° C - T_final)))

5. Vereenvoudig en oplossen voor t_final:

* 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

Daarom is de eindtemperatuur van het mengsel ongeveer 0,69 ° C.