Какая установится температура в сосуде, если лёд массой 600 г, имеющий температуру 0 °C, погрузить в воду объёмом 5 л при температуре 25 °C?

Предполагаем, что теплообмен с сосудом и окружающей средой отсутствует. Масса воды 5 кг, масса льда 0,6 кг. Удельная теплоёмкость воды \(c=4200\) Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда \(\lambda=340000\) Дж/кг.

Сначала проверим, достаточно ли теплоты воды для плавления льда. При охлаждении воды до 0 °C выделилось бы \(5\cdot4200\cdot25=525000\) Дж, а на плавление льда требуется \(0{,}6\cdot340000=204000\) Дж. Значит, весь лёд растает, и конечная температура будет выше 0 °C.

Составим баланс теплоты: вода отдаёт тепло, лёд получает тепло на плавление и нагрев образовавшейся воды:

\(5\cdot4200(25-t)=0{,}6\cdot340000+0{,}6\cdot4200t\).

Отсюда \(t=18{,}4\) °C.

Ответ: установится температура 18,4 °C.