Сколько воды образовалось в калориметре, если в 371 грамм снега с температурой 0 °С опустили железный шар массой 407 грамм с температурой 73 °C?
Удельная теплота плавления снега равна 3,4⋅105Дж/кг, удельная теплоёмкость железа – 460 Дж/(кг⋅℃).

Образовалось (округлите до целого) m _____ грамм воды.

Чтобы решить задачу, нам необходимо провести анализ тепловых процессов, происходящих в калориметре. Сперва обозначим данные задачи:

1. Масса снега (m_снег) = 371 г = 0.371 кг (переведем в килограммы для удобства расчетов).
2. Температура снега (T_снег) = 0 °C.
3. Масса железного шара (m_железо) = 407 г = 0.407 кг.
4. Температура железного шара (T_железо) = 73 °C.
5. Удельная теплота плавления снега (L) = 3.4 × 10^5 Дж/кг.
6. Удельная теплоёмкость железа (c) = 460 Дж/(кг⋅°C).

Теперь разберемся, что происходит в калориметре:

1. Железный шар отдаёт своё тепло, пока не охладится до 0 °C.
2. Если тепла от шара хватит для плавления всего снега, то образуется вода.

Сначала рассчитаем, сколько тепла отдаст железный шар при охлаждении до 0 °C:

Q_железо = m_железо × c × (T_железо - T_снег)

Подставляем значения:

Q_железо = 0.407 кг × 460 Дж/(кг⋅ °C) × (73 °C - 0 °C)
Q_железо = 0.407 × 460 × 73
Q_железо = 0.407 × 33580
Q_железо ≈ 13653.86 Дж

Теперь посчитаем, сколько тепла требуется для плавления снега:

Q_снег = m_снег × L

Q_снег = 0.371 кг × 3.4 × 10^5 Дж/кг
Q_снег = 0.371 × 340000
Q_снег ≈ 126194 Дж

Теперь сравним количество тепла, которое выделяет шар (Q_железо) и количество тепла, которое необходимо для плавления снега (Q_снег).

- Q_железо ≈ 13653.86 Дж
- Q_снег ≈ 126194 Дж

Поскольку Q_железо значительно меньше Q_снег, это означает, что не вся масса снега будет расплавлена, и часть останется в виде льда.

Теперь найдем, сколько снега сможет расплавиться с учетом отдачи тепла шаром:

m_плавление = Q_железо / L

m_плавление = 13653.86 Дж / (3.4 × 10^5 Дж/кг)
m_плавление ≈ 0.0402 кг

Теперь переведем массу расплавленного снега в граммы:

m_плавление = 0.0402 кг × 1000 г/кг ≈ 40.2 г

Округляя до целого, получаем, что образовалось примерно 40 грамм воды.

Таким образом, ответ: m ≈ 40 грамм воды.