problema fisica urgente per favore

Question

In una vaschetta che contiene 420 g di ghiaccio a una temperatura di -15 °C vengono aggiunti 160 g di acqua, che si trova a una temperatura di 12 °C. Trascura tutte le fonti di dispersione di calore.

Determina temperatura e composizione dello stato di equilibrio del sistema.

[ 0 deg * C / 434 g di ghiaccio in146 g di acqua]

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vickyy

(@vickyy)

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08/05/2024 13:04

francesco_pitton · Answer

Per risolvere questo problema, possiamo utilizzare il principio di conservazione dell'energia e l'equilibrio termico. Possiamo calcolare la quantità di calore che verrà trasferita tra il ghiaccio e l'acqua fino a raggiungere l'equilibrio.

Calore ceduto dal ghiaccio:
- La capacità termica del ghiaccio è di circa 2.09 J/g°C.
- La temperatura del ghiaccio è -15 °C.
- La temperatura finale dell'acqua sarà quella dell'equilibrio, quindi dobbiamo calcolare quanto calore deve cedere il ghiaccio per portarsi alla stessa temperatura.
Calore assorbito dall'acqua:
- La capacità termica dell'acqua è di circa 4.18 J/g°C.
- La temperatura dell'acqua è di 12 °C.
- La temperatura finale dell'acqua sarà quella dell'equilibrio, quindi dobbiamo calcolare quanto calore deve assorbire per portarsi alla stessa temperatura.
Uguagliare i calori:
- Il calore ceduto dal ghiaccio deve essere uguale al calore assorbito dall'acqua.
Determinare la temperatura di equilibrio:
- Una volta che il calore è stato trasferito da ghiaccio ad acqua, possiamo utilizzare la quantità totale di massa (ghiaccio + acqua) e il calore specifico dell'acqua per calcolare la temperatura di equilibrio.

Vediamo i calcoli:

Calore ceduto dal ghiaccio: $Q_{g hia cc i o} = m_{g hia cc i o} \times c_{g hia cc i o} \times (T_{e q} - T_{g hia cc i o})$

$Q_{g hia cc i o} = 420 g \times 2.09 J / g ° C \times (T_{e q} - (- 15° C))$

Calore assorbito dall'acqua: $Q_{a c q u a} = m_{a c q u a} \times c_{a c q u a} \times (T_{e q} - T_{a c q u a})$

$Q_{a c q u a} = 160 g \times 4.18 J / g ° C \times (T_{e q} - 12° C)$

Uguagliare i calori: $Q_{g hia cc i o} = Q_{a c q u a}$

$420 g \times 2.09 J / g ° C \times (T_{e q} + 15° C) = 160 g \times 4.18 J / g ° C \times (T_{e q} - 12° C)$

Risolvendo l'equazione otteniamo la temperatura di equilibrio. Dopodiché, possiamo usare questa temperatura per determinare la composizione finale del sistema, sapendo che la somma delle masse dell'acqua e del ghiaccio rimarrà costante.

francesco_pitton

(@francesco_pitton)

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14/05/2024 18:05

problema fisica urgente per favore

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