Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 2304
2017-03-08 
Экспериментатор набрал на улице мокрого снега, имеющего температуру $0^{ \circ} С$, поместил его в морозильную камеру и начал через равные промежутки времени измерять его температуру, занося данные в журнал (первая запись была сделана сразу после начала эксперимента). Однако впоследствии журнал был испорчен, так что удалось прочитать только значения температуры, соответствующие десятой и одиннадцатой записям: $-0,5^{ \circ} С$ и $-4^{ \circ} С$ соответственно. Определите по этим данным массовую долю воды в мокром снеге. Удельная теплоемкость льда $2,1 \cdot 10^{3} Дж/(кг \cdot^{ \circ} С)$, удельная теплота плавления льда $3,35 \cdot 10^{5} Дж/кг$.
Решение:
Пусть интервал времени, через который производится измерение температуры, равен $T$, тогда, в соответствии с записями в журнале, температура стала равной $t_{1} = -0,5^{ \circ} С$ через $9T$, а $t_{2} = - 4^{ \circ} С$ - через $10T$. В течение первого интервала времени вся имевшаяся в мокром снеге вода замерзла. Тогда, считая мощность отъема тепла в морозильной камере постоянной, запишем уравнения теплового баланса:
От начала эксперимента до 10-го измерения: $9TP = \phi m \lambda + cm |t_{1}|$;
от 10-го до 11-го измерения: $TP = cm (|t_{2}| - |t_{1}|)$, где $P$ - мощность отъема тепла, $m$ - масса снега, $\phi$ - массовая доля воды в мокром снеге. Из полученных уравнений несложно найти
$\phi = c(9 |t_{2}| - 10 |t_{1}|) / \lambda$
Подставляя численные значения, получаем $\phi \approx 0,19$.
Ответ: 19%.
Экспериментатор набрал на улице мокрого снега, имеющего температуру $0^{ \circ} С$, поместил его в морозильную камеру и начал через равные промежутки времени измерять его температуру, занося данные в журнал (первая запись была сделана сразу после начала эксперимента). Однако впоследствии журнал был испорчен, так что удалось прочитать только значения температуры, соответствующие десятой и одиннадцатой записям: $-0,5^{ \circ} С$ и $-4^{ \circ} С$ соответственно. Определите по этим данным массовую долю воды в мокром снеге. Удельная теплоемкость льда $2,1 \cdot 10^{3} Дж/(кг \cdot^{ \circ} С)$, удельная теплота плавления льда $3,35 \cdot 10^{5} Дж/кг$.
Решение:
Пусть интервал времени, через который производится измерение температуры, равен $T$, тогда, в соответствии с записями в журнале, температура стала равной $t_{1} = -0,5^{ \circ} С$ через $9T$, а $t_{2} = - 4^{ \circ} С$ - через $10T$. В течение первого интервала времени вся имевшаяся в мокром снеге вода замерзла. Тогда, считая мощность отъема тепла в морозильной камере постоянной, запишем уравнения теплового баланса:
От начала эксперимента до 10-го измерения: $9TP = \phi m \lambda + cm |t_{1}|$;
от 10-го до 11-го измерения: $TP = cm (|t_{2}| - |t_{1}|)$, где $P$ - мощность отъема тепла, $m$ - масса снега, $\phi$ - массовая доля воды в мокром снеге. Из полученных уравнений несложно найти
$\phi = c(9 |t_{2}| - 10 |t_{1}|) / \lambda$
Подставляя численные значения, получаем $\phi \approx 0,19$.
Ответ: 19%.
