Для решения данной задачи применим закон сохранения энергии.
Удельная теплота плавления льда равна количеству теплоты, необходимому для плавления единичной массы льда при постоянной температуре. В данной задаче нам необходимо определить удельную теплоту плавления льда.
Предположим, что удельная теплота плавления льда равна L (Дж/г), масса плавившегося льда равна m (г), начальная температура воды в калориметре равна t1 (°C), а конечная температура воды после плавления льда равна t2 (°C).
Количество теплоты, выделившееся при плавлении льда, равно количеству теплоты, поглощенному водой и калориметром.
ΔQ = m1 * c1 * Δt1 + m2 * c2 * Δt2,
где ΔQ - количество выделенной теплоты (Дж),
m1 - масса воды (г),
c1 - удельная теплоемкость воды (Дж/г·°C),
Δt1 - изменение температуры воды (t1 - 0) (°C),
m2 - масса калориметра (г),
c2 - удельная теплоемкость меди (Дж/г·°C),
Δt2 - изменение температуры меди (t1 - t2) (°C).
Количество выделенной теплоты при плавлении льда можно выразить как:
ΔQ = m * L.
Таким образом, имеем уравнение:
m * L = m1 * c1 * Δt1 + m2 * c2 * Δt2.
Для решения этого уравнения необходимо найти все величины, кроме удельной теплоты плавления льда L.
Переведем заданные данные в СИ:
m = 9,3 г = 0,0093 кг,
m1 = 100 г = 0,1 кг,
m2 = 200 г = 0,2 кг,
t1 = 16 °C = 16 + 273 = 289 К,
t2 = 9 °C = 9 + 273 = 282 К.
Удельная теплоемкость воды c1 составляет около 4,18 Дж/г·°C, удельная теплоемкость меди c2 составляет около 0,39 Дж/г·°C.
Подставим известные значения в уравнение:
0,0093 кг * L = 0,1 кг * 4,18 Дж/г·°C * (0 - 16 °C) + 0,2 кг * 0,39 Дж/г·°C * (0 - 9 °C).
0,0093 кг * L = -63,0464 Дж + -7,02 Дж.
0,0093 кг * L = -70,0664 Дж.
L = -70,0664 Дж / 0,0093 кг.
L ≈ 7525,59 Дж/кг.
Удельная теплота плавления льда составляет около 7525,59 Дж/кг.
Таким образом, на основании данных задачи, удельная теплота плавления льда составляет около 7525,59 Дж/кг.