В калориметр поместили m = 100 г льда при температуре t1 = –10 ºC, затем сообщили льду количество теплоты Q = 100 кДж и добавили в калориметр ещё М = 200 г льда при температуре t2 = 0 ºC. Какая температура t3 установилась в калориметре в состоянии равновесия? Теплообменом содержимого калориметра с окружающей средой и теплоёмкостью калориметра можно пренебречь.
Удельная теплоёмкость льда равна сл = 2100 Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда равна λ = 330 000 Дж/кг.
Вначале вычислим количество теплоты, необходимое для нагревания начальной массы m льда от −10 ºC до 0 ºC и её плавления при 0 ºC:
Для плавления добавленной массы M льда при 0 ºC необходимо Q2 = λM = 330 000 · 0,2 = 66 000 Дж, это больше чем Q − Q1 = 100 000 − 35 100 = 64 900 Дж, так что весь добавленный лёд не растает, и в калориметре в состоянии равновесия будет находиться смесь воды и льда при температуре t3 = 0 °C.
Критерии оценивания выполнения задания
Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае – уравнение теплового баланса и выражения для количества теплоты, необходимого для нагревания льда и его плавления);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи);
III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу;
IV) представлен правильный ответ
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
Отсутствует пункт IV или в нём допущена ошибка
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для
решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи и получение
В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
В одной из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
