Задача 3. В калориметр с водой и льдом погрузили проволоку сопротивлением R = 800 Ом и стали пропускать ток силой I = 1 А. На графике приведена зависимость температуры T в калориметре от времени t. Определите начальную массу льда m₁ и начальную массу воды в жидком состоянии m₂. Удельная теплота плавления льда λ = 336 кДж/кг, удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·°C).

По графику температура остаётся равной 0 °C примерно до t = 10 мин, затем повышается до 10 °C примерно к t = 13 мин. Используем показания графика; нагрев проволоки считаем полностью переданным содержимому калориметра.

1. Мощность тока: P = I²R = 1² · 800 = 800 Вт.
2. За первые 10 мин выделяется теплота на плавление льда: Q₁ = Pt = 800 · 600 = 480 000 Дж. Поэтому m₁ = Q₁/λ = 480 000/336 000 ≈ 1,43 кг.
3. На нагрев от 0 до 10 °C за следующие 3 мин выделяется Q₂ = 800 · 180 = 144 000 Дж. Эта теплота нагревает всю воду после таяния льда: m₁ + m₂ = Q₂/(c · 10) = 144 000/42 000 ≈ 3,43 кг.
4. Начальная масса жидкой воды: m₂ ≈ 3,43 − 1,43 = 2,00 кг.

Время окончания плавления и конечное время читаются по графику приблизительно; расчёт использует значения 10 и 13 мин.

Ответ: m₁ ≈ 1,43 кг льда; m₂ ≈ 2,00 кг жидкой воды.