Задачка по физике про воду и лед.

Ответить

Какая будет температура смеси, когда теплообмен закончится?

20
1
6%
40
5
31%
60
2
13%
ноль
8
50%
 
Всего голосов: 16

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Задачка по физике про воду и лед.

Сообщение Мася »

Берем равные доли, положим, 1 кг воды и 1 кг льда.
Засыпаем смесь в идеальный термос.
Температура льда 0 С, воды+80С

Аватара пользователя
gennadiy23
Сообщения: 820
Зарегистрирован: 24.08.2005, 8:02
Контактная информация:

Сообщение gennadiy23 »

Корректирующий вопрос - а лед в каком виде - в 1 большом куске на 1 кг, 10 кусков по 100 г, 100 кусков по 10 гр и т.д. Ты я думаю понимаешь, что от размера куска зависит скорость его таяния и соответственно температура смеси.

Аватара пользователя
Lida
Сообщения: 325
Зарегистрирован: 04.07.2005, 2:57
Контактная информация:

Сообщение Lida »

gennadiy23 писал(а):Корректирующий вопрос - а лед в каком виде - в 1 большом куске на 1 кг, 10 кусков по 100 г, 100 кусков по 10 гр и т.д. Ты я думаю понимаешь, что от размера куска зависит скорость его таяния и соответственно температура смеси.
Неа, в данном случае не зависит, требуется определить температуру смеси, когда теплообмен закончится, а не через какой-то заданный промежуток времени…
Вроде ноль получается … или я чё-то путаю?

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

Если считать, и, тем более, считать правильно, то, понятное дело, получится правильный ответ.
Я почитал рассуждения про термос, и мне показалось, что правильный ответ для многих может оказаться неожиданным. Все-таки там вылезает скрытая теплота, о которой многие успели забыть.

В нашем случае термос , напомню, термос идеальный. Поэтому все равно, что перед нами 1 кусок льда или много.

Аватара пользователя
gennadiy23
Сообщения: 820
Зарегистрирован: 24.08.2005, 8:02
Контактная информация:

Сообщение gennadiy23 »

Лида - не согласен. 1 кусок льда в 1 кг веса может не успеть весь растворится, а вода будет около 0, а скажем тысяча кусочков по 1 гр успеют раствориться, а вода охладеет только до 20 градусов. Отсюда и температура смеси после растворения будет разная.

Yur
Сообщения: 1551
Зарегистрирован: 08.03.2004, 15:16
Контактная информация:

Сообщение Yur »

Маловато исходных даных и условий всёж-таки. А температура льда 0 градусов..это ж не лёд :D Берём среднее арифметическиое и получаем 40 градусов( к сожалению, два литра не алкогольной смеси).
Однозначный ответ можно дать для диабетиков...из четырёх предложенных вариантов ни один не подходит для хранения инсулина в термосе :D
Извиняюсь за столь глыбокие свои познания в физических процессах. Школу закончил давно, формулы теплообмена не помню.
Удачи , господа!

Аватара пользователя
Lida
Сообщения: 325
Зарегистрирован: 04.07.2005, 2:57
Контактная информация:

Сообщение Lida »

Да простят мне моё невежество, люди, которые чё-нибудь понимают в физике…
В общем, я так рассуждала: я помню, что для изменения состояния (из твёрдого в жидкое) воде требуется некоторое количество теплоты (посмотрела в Яндексе – на 1 кг льда надо 334 кДж), а ещё я помню, что 1 калория – это по определению кол-во теплоты, требуемое для нагревания 1гр. воды на 1 градус по С (посмотрела в Яндексе 1 кал = 4,1868 Дж). Не знаю можно ли так считать, но из 1000гр воды, температурой 80С получим 80000кал. Джоули мне понадобились только потому, что нашлось только в этих единицах, а без Яндекса я не помню скоко надо…
Короче, умножаем 80000 на 4,1868, получаем 334944Дж, или делим 334000 на 4,1868 получаем 79774,5….кал. Т.е. у нас есть примерно то количество теплоты, которое нужно для того, чтобы перевести 1 кг льда из твёрдого состояния в жидкое, температура при этом не изменится, т.е. 0 градусов.

Какими там кусками будет лёд, тоже не важно, растает он или нет, определяется не временем, а кол-вом теплоты, у нас же идеальный термос… Вот если бы вода была градусами пониже, например, 40, то часть льда просто бы не растаяла, а вот дальше я не понимаю: по идее у нас был бы лёд температурой 0С и вода температурой 0С так что ли?

Аватара пользователя
gennadiy23
Сообщения: 820
Зарегистрирован: 24.08.2005, 8:02
Контактная информация:

Сообщение gennadiy23 »

Lida писал(а):Какими там кусками будет лёд, тоже не важно, растает он или нет, определяется не временем, а кол-вом теплоты, у нас же идеальный термос… Вот если бы вода была градусами пониже, например, 40, то часть льда просто бы не растаяла, а вот дальше я не понимаю: по идее у нас был бы лёд температурой 0С и вода температурой 0С так что ли?
Но ведь если предположить, что кусок льда 1 кг лежит в термосе с постоянной температурой в +1 градус, он все равно перейдет в жидкое состояние, но за более длительное время, и из этого получается, что для куска льда в 1 кг досьтаточно 1 кал, просто надо больше времени. А большее количество более мелких кусков, общим весом в 1 кг, растаят быстрей, при тех же условиях. И получается, что при 80 градусах 1 кусок может по времени не успеть растаять и соответственно температура в термосе будет холоднее, чем при наличии более мелких кусков которые успеют растаять и при этом не охладить воду до той же температуры, что и не растаивший лед.
Могет я и не прав, но думаю, что это так.

Аватара пользователя
Мария
Сообщения: 380
Зарегистрирован: 02.10.2004, 10:30
Контактная информация:

Сообщение Мария »

А че думать, мелкий лед, крупный...термос идеальный..значить температура когда процесс закончится - 40

Елена

Сообщение Елена »

Мария писал(а):А че думать, мелкий лед, крупный...термос идеальный..значить температура когда процесс закончится - 40
Минус 40? :D

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

Если кому-то так будет удобней соображать, то можно в условии поменять лед на снег. 1 кг снега при 0 градусов Цельсия.
Миллион миллионов штук снежинок.

Аватара пользователя
gennadiy23
Сообщения: 820
Зарегистрирован: 24.08.2005, 8:02
Контактная информация:

Сообщение gennadiy23 »

А я честно говоря не пойму с чем связана данная задача. Инсулину кофортно и при +10, и +15, и при +20. разброс очень большой.

Аффтар поясните свою задачу!

Storm
Сообщения: 173
Зарегистрирован: 16.07.2004, 8:40
Контактная информация:

Сообщение Storm »

ИМХО Lida права. Всем остальным не стоит забывать, что принимаются идеальные условия (gennadiy23 не забывайте, нет теплообмена с внешней средой, а не температура постоянна). Так же временем мы не ограничены, в идеальных условиях у нас впереди вечность :D В общем главное, чтоб вода не замерзла, а то она такая, она может :lol:

Yur
Сообщения: 1551
Зарегистрирован: 08.03.2004, 15:16
Контактная информация:

Сообщение Yur »

Да зачем ваабще возиться с такими объёмами? 10 грамм воды и 10 грамм снега вполне хватит для условий в задачке, дело то не в количестве, как я понимаю....и термос меньше, и расходов меньше и легче таскать, если что :D
Мася, не косите под Энштейна :D Всё в нашем мире относительно, задачка из области: "что тяжелее килограмм пуха или килограмм гвоздей?" :D

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

Задачка самая простая, ни под кого я не кошу.
Занятно то, что ответ на нее, как правило, неправильный +40.
А правильный ответ – ноль, кажется невероятным.
Хотя каждый из нас когда-то делал лабораторные работы с калориметрами.
Напомню, для того, что бы увеличить на 1 градус температуру грамма льда требуется 0,5 кал.
Для того, чтобы растопить грамм льда требуется 80 кал.
Для того, чтобы нагреть на 1 градус грамм воды требуется 1 кал.

Смесь воды и льда – идеальная пара.
+20 – не плохо. Но вот ноль как-то надежней.

Yur
Сообщения: 1551
Зарегистрирован: 08.03.2004, 15:16
Контактная информация:

Сообщение Yur »

Очевидное - невероятно и не могет такого быть.
В таком случае возникает один маленький вопрос, ....конечная смесь в 0 градусов из чего будет состоять? Из воды в 0 градусов или изо льда в 0 градусов? Пропорции может быть какие? Гы:D

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

80ккал теплоты, содержащихся в 1 кг воды с температурой 80 градусов Цельсия уйдет на то, что бы растопить 1кг льда.
Конечная смесь будет состоять из воды с температурой 0 градусов Цельсия.

Аватара пользователя
сокол
Сообщения: 1185
Зарегистрирован: 09.01.2006, 11:47
Контактная информация:

Сообщение сокол »

Мася писал(а):80ккал теплоты, содержащихся в 1 кг воды с температурой 80 градусов Цельсия уйдет на то, что бы растопить 1кг льда.
Конечная смесь будет состоять из воды с температурой 0 градусов Цельсия.
А кто же Вам сказал, что лёд с водой в пропорции 1:1 ?!
Попробуйте, справедливости ради, измените условия задачи в сторону увеличения количества воды, и получите любую желаемую температуру!!!
Кроме того, я никого ни к чему не призываю, мне так удобно, я так и делаю. А Вы уж выбирайте для себя сами, просто мне хватило одного раза, когда инсулин испортился заграницей.
Желаю успехов в изучении физики.

Storm
Сообщения: 173
Зарегистрирован: 16.07.2004, 8:40
Контактная информация:

Сообщение Storm »

Любую не получите, только в пределах от 0 до 80 (почти 80) градусов Цельсия в зависимости от пропорции.

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

Storm писал(а): В общем главное, чтоб вода не замерзла, а то она такая, она может :lol:
Вот это крайне вредное заблуждение тоже там повсюду витало.

Давайте изменим условие задачи.
Воду сделаем с температурой НОЛЬ градусов, а лед…
Ну какая может температура льда?
Ну, предположим, минус 160 по Цельсию.
Вопрос не меняем.

Какая будет итоговая температура в нашем термосе?

Storm
Сообщения: 173
Зарегистрирован: 16.07.2004, 8:40
Контактная информация:

Сообщение Storm »

0 будет. Только в нем не вода будет, а лед. ИМХО следует из закона сохранения энергии. (температура кристализации и таяния принята 0 С, кстати это может быть совершенно не так, помню чем то вся эта вода ну очень особенная, но для упрощенного варианта .... ).

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

Конечно, лед, но при нуле.
Только вот даже воду при нуле едва ли мы найдем в водопроводе, а уж лед -160 и подавно. Дай бог, минус 18.
Поэтому реальная смесь воды и льда не замерзнет никогда.

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

Про воду и лед есть еще одна интересная задача.
К теме регуляции температуры она, правда, не относится, но зато она занятная.

В воде плавает лед.
Что будет с уровнем воды, когда лед растает?
Увеличится, уменьшится или не изменится?
( считаем, что вода не нагревается и не расширяется)

Димон
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 24.03.2005, 23:28
Контактная информация:

Сообщение Димон »

Я где-то читал,что если растает лёд полюсах земли,то мировой океан выйдет из берегов и затопит до 80% суши.Я думаю,уровень воды поднимится.

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

Рассуждение. к сожалению, не может быть положено в основу решения.
Там речь идет о льде материковых ледников.
В Антарктиде толщина льда несколько километров.
Мы же говорим о льде, который ПЛАВАЕТ.

Storm
Сообщения: 173
Зарегистрирован: 16.07.2004, 8:40
Контактная информация:

Сообщение Storm »

Я бы сказал, что не изменится. Но это просто наиболее вероятное решение не подтвержденное расчетами.

Yur
Сообщения: 1551
Зарегистрирован: 08.03.2004, 15:16
Контактная информация:

Сообщение Yur »

Мася, вы наверное.... учитель физики в школе...или может быть дотошный препод с кафедры физики в институте :D
Ответ: Уменьшится.
Поставьте мне 5 :D

Аватара пользователя
Lida
Сообщения: 325
Зарегистрирован: 04.07.2005, 2:57
Контактная информация:

Сообщение Lida »

Yur! Кажется мне, что за такой ответ - двойка в четверти, хотя возможно я ошибаюсь :roll:
Но если вспомнить закон Архимеда, который про тело погружённое в жидкость, то уровень воды не изменится, поскольку, когда лед растает, вес воды из него получившейся, будет равен весу льда, т.е. вытеснит эта вода столько же жидкости (т.е. другой воды, в которую вода от растаявшего льда погружена), сколько вытеснял лёд до того как стал водой…

Аватара пользователя
gennadiy23
Сообщения: 820
Зарегистрирован: 24.08.2005, 8:02
Контактная информация:

Сообщение gennadiy23 »

Yur - предлагаю создать еще одну ветку на форуме, где все будут вывешивать свои задачи по физике, математике, геометрии, черчению и т.д.
А Масю сделать модератором наблюдающим за этой веткой. :) :) :)

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

Насчет темы, то кому могу быть интересны абстрактные задачи?
Ведь две задачи были не просто так, а об обсуждаемой теме.
Мы смешиваем почти кипяток с нулевым льдом и смешиваем перемороженный лед при -160 с почти льдом, водой при нуле.

И оба раза в результате получаем НОЛЬ градусов.
О чем это говорит? Об огромном запасе стабильности температуры у такой смеси.
И нам, мне так кажется, важно знать, что инсулин в ней не замерзнет и не прокиснет.
С гелем, хоть он, наверно и удобный, о такой стабильности и таком запасе нечего и мечтать.

Да,
если кто и преподаватель, то, может быть, Лида?

Yur
Сообщения: 1551
Зарегистрирован: 08.03.2004, 15:16
Контактная информация:

Сообщение Yur »

Дык, 0 градусов для хранения инсулина не годится! И идеального термоса в "натуре" не существует. Все условия в задаче выполнимы только теоретически.

Мася
Сообщения: 705
Зарегистрирован: 22.02.2006, 4:24
Контактная информация:

Сообщение Мася »

На самом дле не только инсулин, а любые продукты нельзя замораживать - превращать в лед.
Такое бывает на полочке холодильника . Смотришь, а продукт замерз.
Это не порядок.
Поэтому и числится температура с запасом +2 - +6,
- погрешность регулятора холодильника способна превратить воду в лед. Хотел Ноль, а оказалось минус 2 в конкретном месте.

Но у смеси воды и льда, как мы, я очень надеюсь, определили, такой опасности не существует.

Поэтому только я и ввязался в эти задачки - увидел непонимание этого процесса.

Ответить

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 22 гостя