[Risolto] Esercizio fisica calorimetro

Un calorimetro di capacità termica incognita C è inizialmente in equilibrio termico con 2 litri di acqua alla temperatura di 10,0 °C. Viene poi aggiunto 1 litro di acqua alla temperatura di 30.0 °C. Assumendo il processo complessivamente adiabatico, e sapendo che la temperatura raggiunta all’equilibrio è Teq = 16,0 °C:
(a) Quanto vale C in J/K? RISPOSTA : C = 1395 J/K

10(2*4186+C)+1*4186*30 = 16(3*4186+C)

6C = 4186(20+30-48)

C = 4186*2/6 = 1.395 J/K

Successivamente vengono aggiunti 0.5 kg di ghiaccio alla temperatura di 0.0 °C. Il calore latente di fusione del ghiaccio è pari a 3.33 ×10^5 J/kg, inoltre c acqua= 4186 J/kg/K e c ghiaccio = 2090 J/kg/K.
(b) Quanto ghiaccio si scioglie? Giustificare il risultato ottenuto. RISPOSTA : Δm = 0.5 kg
(c) Quale è la temperatura di equilibrio raggiunta dal nuovo sistema? RISPOSTA: Teq = 3.537 °C

Calore iniziale complessivo E = 16*(3*4186+1395) = 223,5 kJ

Calore perso nella fusione Ef = 0,5*333 = 166,5 kJ < 223,5 (tutto il ghiaccio si scioglie)

temperatura finale Tf = (E-Ef)/(4,186*3,5+1,395) = 3,552 °C