Logo
Logo

Дырявый калориметр

1  ?? Определите массу воды, оставшейся в калориметре к моменту окончания таяния льда.

Зная наклон кривой при $\tau=5~мин$ (см. рисунок), находим массу $m_{1}$ воды в момент окончания плавления льда:
$$
\begin{gathered}
P \Delta \tau=m_{1} c_{л} \Delta t;
\\
m_{1}=\frac{P}{c_{в}} \frac{\Delta \tau}{\Delta t} \approx 0.86~кг.
\end{gathered}
$$

Ответ: $$
m_{1}=\frac{P}{c_{в}} \frac{\Delta \tau}{\Delta t} \approx 0.86~кг.
$$
2  ?? Какая средняя масса воды вытекла из отверстия калориметра в течение 1 мин?

Аналогично находим массу $m_{2}$ воды при $\tau=12~мин$ (начало кипения):
$$
m_{2} \approx 0.34~кг.
$$
Следовательно, за время нагрева воды от $0^{\circ} \mathrm{C}$ до $100^{\circ} \mathrm{C}$ $(7~мин)$ масса воды изменилась на $\Delta m$:
$$
\Delta m=m_{1}-m_{2}=0.52~кг,
$$
отсюда
$$
\mu=\frac{\Delta m}{\Delta \tau}=0.074~кг/мин.
$$

Ответ: $$
\mu=\frac{\Delta m}{\Delta \tau}=0.074~кг/мин.
$$
3  ?? Сколько льда было в калориметре в начале эксперимeнта?

Первоначальную массу $m_{0~льда}$ можно выразить через удельную теплоту плавления $q$:
$$
m_{0~льда}=\frac{P \Delta \tau}{q}=0.53~кг.
$$

Ответ: $$
m_{0~льда}=\frac{P \Delta \tau}{q}=0.53~кг.
$$
4  ?? Сколько воды находилось в калориметре в начале эксперимента?

В начале эксперименты $(t=0)$ в калориметре было воды:
$$
m_{0~воды}=m_{1}+\mu \Delta \tau-m_{0~льда}=
\\
=(0.86+0.074 \cdot 5-0.53)~кг=0,70~кг.
$$

Ответ: $$
m_{0~воды}=m_{1}+\mu \Delta \tau-m_{0~льда}=0,70~кг.
$$
5  ?? Определите массу воды, оставшейся в калориметре к концу эксперимента $(t=17~мин$).

К моменту времени $\tau=17~мин$ испарилось:
$$
\Delta m_{пара}=\frac{P \Delta \tau}{\lambda} \approx 0.08~кг.
$$
За время испарения из калориметра дополнительно вытекло
$$
\Delta m_{воды}=\mu \Delta \tau \approx 0.37~кг.
$$
Таким образом, $\Delta m_{общ}=\Delta m_{пара}+\Delta m_{воды} \approx 0.45~кг >m_{2}$, т. е. это означает, что к моменту времени $\tau=17~мин$ воды в калориметре не осталось!
(Возможны незначительные отклонения числовых значений.)

Ответ: К моменту времени $\tau=17~мин$ воды в калориметре не осталось.