В калориметре с водой массой M = 500 г и электрической спиралью сопротивлением R1 плавает кусок льда массой m = 300 г.

Дано: M = 500 г (масса воды) m = 300 г (масса льда) U_0 = 110 В I = 2 А U_1 = 10 В (напряжение на R_1) λ = 340 Дж/г c = 4.2 Дж/(г·°С) L = 2300 Дж/г а) По закону Ома для участка цепи R_1: R_1 = U_1 / I = 10 / 2 = 5 Ом. Ответ: 5 б) Напряжение на источнике U_0 = U_1 + U_2. Напряжение на R_2: U_2 = U_0 - U_1 = 110 - 10 = 100 В. Сопротивление R_2: R_2 = U_2 / I = 100 / 2 = 50 Ом. Ответ: 50 в) Мощность на спирали P_1 = U_1 * I = 10 * 2 = 20 Вт. Ответ: 20 г) Чтобы объем выступающей части льда уменьшился в n = 3 раза, нужно расплавить массу льда Δm. Объем льда V = m / ρ_л. Выступающий объем V_выст = V - (V_погруж) = V * (1 - ρ_л/ρ_в). Так как ρ_л/ρ_в ≈ 0.9, то V_выст = 0.1 * V. После таяния Δm, объем льда стал m' = m - Δm. Новый V_выст' = V' * 0.1 = V_выст / 3. Значит, m' = m / 3. Масса растаявшего льда Δm = m - m/3 = 2/3 * m = 2/3 * 300 = 200 г. Теплота Q = Δm * λ = 200 * 340 = 68000 Дж. Время t = Q / P_1 = 68000 / 20 = 3400 с ≈ 57 минут. Ответ: 57 д) Время полного плавления льда: Q = m * λ = 300 * 340 = 102000 Дж. t = 102000 / 20 = 5100 с = 85 минут. Ответ: 85 е) Сначала лед растает (85 мин), затем нужно нагреть воду от 0°С до 100°С. Масса воды M_общая = M + m = 500 + 300 = 800 г. Q_нагрев = M_общая * c * ΔT = 800 * 4.2 * 100 = 336000 Дж. Время t_нагрев = 336000 / 20 = 16800 с = 280 минут. Общее время = 85 + 280 = 365 минут. Ответ: 365