Лабораторная работа «Определение удельной теплоты плавления льда». По изображению: параметры льда: mл = 0,566 кг, tл = −10 °C, cл = 2100 Дж/(кг·°C); параметры калориметра и воды: Vв = 3 л, t₀ = 50 °C, cв = 4200 Дж/(кг·°C), mк = 0,2 кг, cк = 100 Дж/(кг·°C), установившаяся температура t = 49,6 °C. Требуется занести результаты в таблицу, определить удельную теплоту плавления льда, абсолютную и относительную погрешности и сформулировать выводы. Формула (4) и табличное значение для сравнения на изображении не приведены.

Расчёт по балансу тепла. Предполагаем, что 3 л воды имеют массу 3 кг, лёд полностью растаял, а потерями тепла в окружающую среду пренебрегаем.

1. Тепло, отданное водой и калориметром при охлаждении от 50 °C до 49,6 °C:
   Qотд = (mвcв + mкcк)(t₀ − t) = (3·4200 + 0,2·100)·0,4 = 5 048 Дж.
2. Тепло, полученное льдом для нагревания от −10 °C до 0 °C:
   Qнаг = mлcл(0 − tл) = 0,566·2100·10 = 11 886 Дж.
3. По тепловому балансу Qотд = Qнаг + mлλ, поэтому
   λ = (Qотд − Qнаг)/mл = (5 048 − 11 886)/0,566 ≈ −12 081 Дж/кг = −12,1 кДж/кг.

Получено физически невозможное отрицательное значение. Данные установки противоречат тепловому балансу: чтобы нагреть указанный лёд до 0 °C, нужно больше тепла, чем вода и калориметр могут отдать, причём конечная температура воды указана выше 0 °C. Поэтому экспериментальное значение удельной теплоты плавления по этим данным определить корректно нельзя; вероятно, в исходных данных или их считывании есть ошибка.

Таблица по доступным данным (объём воды переведён в массу при плотности 1 кг/л):

*Формальный результат расчёта, не физически допустимое экспериментальное значение. Абсолютная погрешность Δλ = |λэ − λт| и относительная погрешность ελ = (Δλ/|λт|)·100% требуют принятого в задании табличного значения λт; формула (4) на предоставленном фрагменте отсутствует. Для их определения нужны формула (4), табличное значение и проверка исходных параметров.

Вывод: по представленным параметрам тепловой баланс даёт отрицательную теплоту плавления, что невозможно. Следовательно, экспериментальные данные или их запись ошибочны; определить достоверную удельную теплоту плавления и погрешности без уточнения данных нельзя.