Кузнец достает из кузнечной печи заготовку раскаленного металла массой 1 кг и сразу помещает ее в сосуд с водой массой 5 кг для быстрого остывания. В результате вода нагревается до 50 °С. Зная, что удельная теплоемкость воды и металла равны 4200 Дж/(кг·°С) и 460 Дж/(кг·°С) соответственно, начальная температура воды 25 °С, определите температуру в кузнечной печи. Считайте, что вода при контакте с заготовкой не испаряется. Ответ укажите в СИ и округлите до целого числа.
Физика 11 класс Теплопередача и теплообмен
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии. В данном случае, тепло, отданное раскаленным металлом, равно теплу, полученному водой.
Обозначим:
Согласно закону сохранения энергии, мы можем записать уравнение:
Тепло, отданное металлом = Тепло, полученное водой
Это можно выразить следующим образом:
m1 * c1 * (T1 - T2) = m2 * c2 * (T2 - T0)
Теперь подставим известные значения:
1 * 460 * (T1 - 50) = 5 * 4200 * (50 - 25)
Теперь посчитаем правую часть уравнения:
5 * 4200 * (50 - 25) = 5 * 4200 * 25 = 525000 Дж
Теперь у нас есть уравнение:
460 * (T1 - 50) = 525000
Решим это уравнение для T1:
Округляем до целого числа:
Температура в кузнечной печи составляет примерно 1191 °С.