Похожие вопросы
2025-01-25 11:25:45
Какую температуру установит система, если железная деталь массой 1 кг, нагретая до 80°С, будет помещена в воду массой 1 кг при температуре 25°С, при условии, что теплообмен с окружающей средой можно игнорировать? Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/кг•°С, а удельная теплоемкость железа — 460 Дж/кг•°С?
Физика 11 класс Теплообмен и теплоемкость температура системы теплообмен удельная теплоёмкость железная деталь вода физика 11 класс теплообмен с окружающей средой расчет температуры Энергия термодинамика
2025-01-25 11:26:00
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Мы знаем, что тепло, отданное железной деталью, равно теплу, полученному водой. Таким образом, можно записать уравнение:
Q_железа + Q_воды = 0
Где:
- Q_железа - количество теплоты, отданное железной деталью.
- Q_воды - количество теплоты, полученное водой.
Количество теплоты можно выразить через удельную теплоемкость, массу и изменение температуры:
Q = mcΔT
Где:
- m - масса тела (в кг),
- c - удельная теплоемкость (в Дж/кг•°С),
- ΔT - изменение температуры (в °С).
Теперь запишем выражения для количества теплоты, отданного железом и полученного водой:
- Q_железа = m_железа * c_железа * (T_финальная - T_начальная_железа)
- Q_воды = m_воды * c_воды * (T_финальная - T_начальная_воды)
Подставим известные значения:
- m_железа = 1 кг
- c_железа = 460 Дж/кг•°С
- T_начальная_железа = 80°С
- m_воды = 1 кг
- c_воды = 4200 Дж/кг•°С
- T_начальная_воды = 25°С
Теперь мы можем записать уравнение:
1 * 460 * (T_финальная - 80) + 1 * 4200 * (T_финальная - 25) = 0
Решим это уравнение. Раскроем скобки:
460 * (T_финальная - 80) + 4200 * (T_финальная - 25) = 0
Это уравнение можно упростить:
460 * T_финальная - 36800 + 4200 * T_финальная - 105000 = 0
Объединим все члены с T_финальная:
(460 + 4200) * T_финальная - 36800 - 105000 = 0
4660 * T_финальная - 141800 = 0
Теперь выразим T_финальная:
4660 * T_финальная = 141800
T_финальная = 141800 / 4660
Теперь делим:
T_финальная ≈ 30.4°С
Таким образом, температура, которую установит система, составит примерно 30.4°С.
