Какова температура холодной воды массой 300 г, если в нее поместить нагретый в кипящей воде медный брусок массой 1 кг с начальной температурой 100 градусов Цельсия?

Физика 10 класс Теплообмен температура холодной воды медный брусок масса воды начальная температура теплообмен физика закон сохранения энергии кипящая вода расчет температуры термодинамика Новый

Для решения данной задачи мы будем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что энергия, переданная от горячего тела холодному, равна энергии, потерянной горячим телом. В нашем случае это означает, что теплота, которую медный брусок отдаст холодной воде, равна теплоте, которую вода примет.

Обозначим:

• m1 = 1 кг (масса медного бруска)
• c1 = 385 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость меди)
• T1 = 100 °C (начальная температура медного бруска)
• m2 = 300 г = 0.3 кг (масса холодной воды)
• c2 = 4200 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость воды)
• T2 = ? (температура холодной воды, которую мы ищем)
• Tс = ? (конечная температура системы после теплопередачи)

Согласно закону сохранения энергии, можно записать уравнение:

Теплота, отданная медным бруском = Теплота, полученная холодной водой

Это можно записать в виде:

m1 c1 (T1 - Tс) = m2 c2 (Tс - T2)

Теперь подставим известные значения:

1 385 (100 - Tс) = 0.3 4200 (Tс - T2)

Для упрощения, выразим Tс:

385 * (100 - Tс) = 1260 * (Tс - T2)

Теперь раскроем скобки:

38500 - 385 * Tс = 1260 * Tс - 1260 * T2

Соберем все термины с Tс в одной части уравнения:

38500 + 1260 * T2 = 1260 * Tс + 385 * Tс

Объединим Tс:

38500 + 1260 * T2 = (1260 + 385) * Tс

Теперь мы можем выразить Tс:

Tс = (38500 + 1260 * T2) / (1645)

Теперь, чтобы найти Tс, нам нужно знать T2. Если предположить, что холодная вода имеет комнатную температуру, например, 20 °C, мы можем подставить это значение:

Tс = (38500 + 1260 * 20) / 1645

Теперь посчитаем:

1260 * 20 = 25200

38500 + 25200 = 63700

Tс = 63700 / 1645 ≈ 38.7 °C

Таким образом, конечная температура системы после теплопередачи, когда медный брусок отошел от своей начальной температуры, составляет примерно 38.7 °C.

Ответ: Конечная температура холодной воды составляет примерно 38.7 °C.