Измерения проводились при комнатной температуре .

Примерная масса кусочка льда .

1.3-1.4 Результаты измерений зависимости температуры воды от времени в течение плавления льда приведены в таблице 1 и на графике.

Судя по графику, плавление льда закончилось, когда температура воды достигла минимального значения, т.е. в момент времени .

Допустимо также считать, что плавление началось не начальный момент времени, а при , потому, что в этой точке скорость уменьшения температуры заметно возросла.

За время плавления льда температура воды понизилась от до . Если пренебречь теплообменом, то вся теплота, выделившаяся при остывании воды, пошла на плавление льда. В этом случае уравнение теплового баланса имеет вид Где - масса воды в стакане, - удельная теплота плавления льда. Из этого уравнения следует формула для расчета удельной теплоты плавления льда Подстановка численных значений приводит к результату

Прежде всего отметим, что в данном случае поток теплоты направлен из воздуха в воду, т.к. температура воды меньше, чем температура окружающей среды. Мощность потока теплоты пропорциональна разности температур, поэтому может быть представлена в виде Так как температура воды в стакане постоянно изменяется, то необходимо разбить весь промежуток времени на малые интервалы и просуммировать по всем малым интервалам: Последняя сумма численно равна площади между кривой зависимости и горизонтальной прямой . Для определения коэффициента пропорциональности следует воспользоваться данными по нагреванию воды (после того, как весь лед расплавился). На рисунке показано разбиение требуемых площадей на интервалы. Площадь трапеции (участок нагрева) численно равна Этой площади соответствует нагрев воды на . Площадь криволинейной трапеции (этап остывания вследствие плавления) равна Количество поступившей на этом этапе теплоты эквивалентно нагреву воды на величину Можно также сразу заметить, что эти площади примерно равны, поэтому можно считать, что за время плавления вода получила такое же количество теплоты, какое и отдала на этапе нагрева после окончания плавления. Иными словами, для уточнения значения удельной теплоты плавления к разности температур необходимо прибавить величину . Такой пересчет приводит к уточненному значению удельной теплоты плавления Что очень близко к табличному значению.

Основными причинами возникновения погрешностей измерения удельной теплоты плавления являются:

• неточность определения массы льда;
• сложность определения начала и окончания плавления (следовательно, и изменения температуры воды). Остальные причины (погрешности измерения температур и времени, большой шаг времени и т.д.) вносят несущественные поправки.

Скорость плавления льда зависит от многих факторов, главными из которых являются:

• разность температур воды и льда;
• размер кусочка льда (главным образом, площадь его поверхности);
• вязкости жидкости (от нее зависит эффективность перемешивания). Экспериментальные данные не позволяют утверждать, что в соленой воде лед плавиться быстрее – времена плавления оказываются примерно одинаковыми.

Поэтому основным фактором влияния на процесс плавления является уменьшение удельной теплоты плавления.

В указанных условиях температура смеси достигает отрицательных значений (в наших измерения до ).

Причинами такого сильного остывания являются:

• очень быстрое плавление из-за сильного перемешивания;
• малое количество теплоты, поступающего из воздуха из-за малости времени плавления;
• малое количество налитой воды, в которой происходит плавление;
• уменьшение температуры плавления при увеличении солености воды.