В ведро налито 5 литров воды при температуре 10 градусов Цельсия. Сколько кипятка нужно добавить в ведро, чтобы температура воды поднялась до 25 градусов Цельсия? При этом можно не учитывать энергию, необходимую для нагрева ведра и окружающей среды.

Физика 7 класс Теплообмен температура воды кипяток расчет температуры физика 7 класс теплообмен нагрев воды количество воды изменение температуры Новый

Для решения этой задачи мы воспользуемся принципом сохранения энергии, а именно, тепловым балансом. Мы знаем, что количество теплоты, которое передается от горячей воды (кипятка) к холодной воде (в ведре), должно быть равно количеству теплоты, которое получает холодная вода.

Шаг 1: Определим известные значения.

• Объем холодной воды (V1) = 5 литров.
• Температура холодной воды (T1) = 10 градусов Цельсия.
• Температура, до которой нужно нагреть воду (T2) = 25 градусов Цельсия.
• Температура кипятка (T3) = 100 градусов Цельсия.

Шаг 2: Найдем массу холодной воды.

Поскольку плотность воды примерно равна 1 кг/л, масса холодной воды (m1) равна 5 кг.

Шаг 3: Рассчитаем количество теплоты, которое необходимо для нагрева холодной воды.

Формула для расчета количества теплоты (Q) выглядит так:

Q = m * c * ΔT,

где:

• m - масса воды,
• c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4.18 кДж/(кг*°C)),
• ΔT - изменение температуры.

В нашем случае:

• ΔT = T2 - T1 = 25 - 10 = 15 градусов Цельсия.

Теперь подставим значения:

Q1 = 5 кг * 4.18 кДж/(кг*°C) * 15 °C = 313.5 кДж.

Шаг 4: Рассчитаем количество теплоты, которое отдает кипяток.

Пусть V2 - объем кипятка, который мы добавим. Тогда масса кипятка (m2) будет равна V2 (в литрах) и, соответственно, в килограммах, так как плотность воды 1 кг/л.

Количество теплоты, которое отдает кипяток, можно выразить так:

Q2 = m2 * c * (T3 - T2),

где T3 - температура кипятка, а T2 - конечная температура.

Подставим значения:

Q2 = V2 * 4.18 кДж/(кг*°C) * (100 - 25) = V2 * 4.18 * 75.

Шаг 5: Установим равенство теплоты.

Согласно закону сохранения энергии, Q1 = Q2:

313.5 = V2 * 4.18 * 75.

Шаг 6: Найдем объем кипятка (V2).

Теперь решим уравнение относительно V2:

V2 = 313.5 / (4.18 * 75).

V2 = 313.5 / 313.5 = 1 литр.

Ответ: Для того чтобы поднять температуру воды в ведре до 25 градусов Цельсия, нужно добавить 1 литр кипятка.