Для определения температуры топки котла в нее внесли стальной шарик массой m, = 20 г. Затем перенесли шарик в алюминиевый калориметр массой m, = 60г, содержащий т = 200 г воды при температуре 1 = 18 °С. Температура смеси установилась t, = 26 °C. Какова температура t, топки?

Физика 11 класс Теплопередача и калориметрия температура топки котла стальной шарик алюминиевый калориметр масса шарика температура смеси расчет температуры физика 11 класс Новый

Для решения задачи нам нужно использовать принцип сохранения энергии: количество теплоты, переданное от стального шарика, равно количеству теплоты, полученному водой и алюминиевым калориметром. Таким образом, мы можем записать уравнение теплового баланса.

Давайте обозначим:

• m1 - масса стального шарика = 20 г = 0,02 кг
• m2 - масса алюминиевого калориметра = 60 г = 0,06 кг
• m3 - масса воды = 200 г = 0,2 кг
• t1 - начальная температура воды и калориметра = 18 °C
• t2 - конечная температура смеси = 26 °C
• t0 - температура топки, которую мы ищем.

Теперь нам нужно знать теплоемкости материалов:

• c1 - удельная теплоемкость стали ≈ 460 Дж/(кг·°C)
• c2 - удельная теплоемкость алюминия ≈ 900 Дж/(кг·°C)
• c3 - удельная теплоемкость воды = 4180 Дж/(кг·°C)

Составим уравнение теплового баланса:

Количество теплоты, отданное шариком, равно сумме количеств теплоты, полученных водой и алюминиевым калориметром:

m1 * c1 * (t0 - t2) = m2 * c2 * (t2 - t1) + m3 * c3 * (t2 - t1)

Подставим известные значения:

0,02 * 460 * (t0 - 26) = 0,06 * 900 * (26 - 18) + 0,2 * 4180 * (26 - 18)

Теперь посчитаем правую часть уравнения:

• Для алюминия: 0,06 * 900 * 8 = 4320 Дж
• Для воды: 0,2 * 4180 * 8 = 6688 Дж

Сложим эти значения:

4320 + 6688 = 11008 Дж

Теперь у нас есть уравнение:

0,02 * 460 * (t0 - 26) = 11008

Упростим его:

9,2 * (t0 - 26) = 11008

Теперь разделим обе стороны на 9,2:

t0 - 26 = 11008 / 9,2

t0 - 26 = 1198,26

Теперь прибавим 26 к обеим сторонам:

t0 = 1198,26 + 26

t0 ≈ 1224,26 °C

Таким образом, температура топки котла составляет примерно 1224 °C.