В воду массой 300 г при температуре 15 °C помещают медный брусок массой 1 кг, который имеет температуру 90 °C. Какова будет температура, которая установится после теплопередачи?

Физика 11 класс Теплопередача температура воды медный брусок теплопередача физика 11 класс задачи по физике Новый

Для решения задачи о теплопередаче между водой и медью, мы будем использовать принцип сохранения энергии. Считаем, что система изолирована, и вся теплота, переданная от медного бруска, пойдет на нагрев воды.

Обозначим:

• m1 = 300 г = 0.3 кг (масса воды)
• c1 = 4190 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость воды)
• T1 = 15 °C (начальная температура воды)
• m2 = 1 кг (масса медного бруска)
• c2 = 385 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость меди)
• T2 = 90 °C (начальная температура медного бруска)
• T = конечная температура системы (температура, которую мы ищем)

Согласно закону сохранения энергии, теплота, которую теряет медный брусок, равна теплоте, которую получает вода:

Q_медь = Q_вода

Теплота, потерянная медным бруском:

Q_медь = m2 * c2 * (T2 - T)

Теплота, полученная водой:

Q_вода = m1 * c1 * (T - T1)

Теперь подставим эти выражения в уравнение сохранения энергии:

m2 c2 (T2 - T) = m1 c1 (T - T1)

Подставим известные значения:

1 385 (90 - T) = 0.3 4190 (T - 15)

Теперь упростим уравнение:

385 (90 - T) = 1257 (T - 15)

Раскроем скобки:

34650 - 385T = 1257T - 18855

Теперь соберем все T на одной стороне:

34650 + 18855 = 1257T + 385T

Это упростится до:

53505 = 1642T

Теперь найдем T:

T = 53505 / 1642

Приблизительно:

T ≈ 32.6 °C

Таким образом, температура, которая установится после теплопередачи, составит примерно 32.6 °C.