Необходимо приготовить ванну объемом 100 литров. Для этого используют горячую воду температурой 70С и лёд, взятый при температуре (-10С). Определить, сколько воды и льда необходимо использовать для приготовления ванны, чтобы температура в ней стала 40С.
уд. тепл. воды - 4200 Дж/ кг*К
уд. тепл. льда - 2100 Дж/ кг*К
уд. тепл. пл. льда - 332 кДж/ кг
Тепловая энергия у горячей воды уменьшится на количество теплоты, необходимой для нагревания льда от исходной температуры до температуры плавления, плюс количество теплоты, необходимой для плавления льда, плюс количество теплоты, необходимой для нагревания полученной в результате плавления воды от температуры плавления до требуемых 40 градусов:
где соответственно удельная теплоемкость воды, удельная теплоемкость льда и удельная теплота плавления льда, - масса воды и льда, - соответственно температура воды начальная, конечная, температура плавления льда, температура льда начальная.
Масса смеси:
уд. тепл. воды - 4200 Дж/ кг*К
уд. тепл. льда - 2100 Дж/ кг*К
уд. тепл. пл. льда - 332 кДж/ кг
Тепловая энергия у горячей воды уменьшится на количество теплоты, необходимой для нагревания льда от исходной температуры до температуры плавления, плюс количество теплоты, необходимой для плавления льда, плюс количество теплоты, необходимой для нагревания полученной в результате плавления воды от температуры плавления до требуемых 40 градусов:
, (1)
где соответственно удельная теплоемкость воды, удельная теплоемкость льда и удельная теплота плавления льда, - масса воды и льда, - соответственно температура воды начальная, конечная, температура плавления льда, температура льда начальная.
Масса смеси:
(2)
Решив систему уравнений (1) и (2), найдем требуемые массы воды и льда.