В алюминиевый калориметр массой 29,5 г, содержащий керосин при 20 С, опускают оловянный цилиндр массой 0,60 кг, нагретый предварительно до 100 С. Сколько керосина находилось в калориметре, если конечная температура керосина и олова равна 29,5 С, а потеря тепла в окружающее пространство равна 15%?

Физика 11 класс Теплообмен и калориметрия физика 11 класс калориметр алюминиевый калориметр керосин оловянный цилиндр теплообмен конечная температура потеря тепла расчет массы термодинамика задачи по физике Теплоёмкость температура физические свойства веществ теплообмен в калориметре Новый

ДАНО:

• m1 = 29.5 г = 0.0295 кг (масса алюминиевого калориметра)
• m3 = 0.60 кг (масса оловянного цилиндра)
• Т1 = 20 °C (начальная температура керосина)
• Т2 = 100 °C (начальная температура олова)
• Т = 29.5 °C (конечная температура системы)
• k = 15% (потеря тепла в окружающее пространство)
• c1 = 920 Дж/кг·°C (теплоемкость алюминия)
• c2 = 2100 Дж/кг·°C (теплоемкость керосина)
• c3 = 230 Дж/кг·°C (теплоемкость олова)

Найти: m2 - массу керосина в калориметре.

РЕШЕНИЕ:

Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что количество теплоты, переданное от одного тела к другому, должно быть равно. В нашем случае это значит, что тепло, полученное калориметром и керосином, равно теплу, потерянному оловом, с учетом потерь в окружающую среду.

Сначала запишем уравнения для каждого элемента системы:

• Алюминиевый калориметр поглощает тепло:

Q1 = c1 * m1 * (Т - Т1)

• Керосин также поглощает тепло:

Q2 = c2 * m2 * (Т - Т1)

• Оловянный цилиндр теряет тепло:

Q3 = c3 * m3 * (Т - Т2)

• Потери тепла в окружающее пространство составляют 15% от тепла, потерянного оловом:

Q4 = k * Q3 = 0.15 * Q3

Теперь мы можем составить уравнение теплового баланса:

Q1 + Q2 + Q3 - Q4 = 0

Подставляя выражение для Q4, мы получаем:

Q1 + Q2 + 0.85 * Q3 = 0

Теперь подставим все известные выражения в это уравнение:

c1 * m1 * (Т - Т1) + c2 * m2 * (Т - Т1) + 0.85 * c3 * m3 * (Т - Т2) = 0

Теперь мы можем выразить массу керосина m2:

m2 = (-c1 * m1 * (Т - Т1) - 0.85 * c3 * m3 * (Т - Т2)) / (c2 * (Т - Т1))

Теперь подставим значения в формулу:

m2 = (-920 * 0.0295 * (29.5 - 20) - 0.85 * 230 * 0.60 * (29.5 - 100)) / (2100 * (29.5 - 20))

После вычислений мы получаем:

m2 = 0.4016 кг, что соответствует 401.6 г или 402 г.

ОТВЕТ: 0.4016 кг = 401.6 г = 402 г