Какова будет установившаяся температура в калориметре, если в него положили 20 г льда при температуре -30°С, а в калориметре с теплоёмкостью 25 Дж/град находится 200 г машинного масла при температуре -10°С?

Физика 8 класс Теплообмен и температурные изменения установившаяся температура калориметр лёд машинное масло Теплоёмкость физика 8 класс температура задача по физике Новый

Чтобы найти установившуюся температуру в калориметре, мы будем использовать принцип сохранения энергии. Энергия, которую получит лед, равна энергии, которую потеряет масло. Для этого нам нужно рассмотреть несколько этапов:

1. Определение тепла, необходимого для нагрева льда:
   • Сначала лед нужно нагреть от -30°С до 0°С. Для этого используем формулу: Q1 = m * c * ΔT, где:
   • m = 20 г (масса льда)
   • c = 2,1 Дж/г·°С (удельная теплоемкость льда)
   • ΔT = 0°С - (-30°С) = 30°С (изменение температуры)
   • Подставляем значения: Q1 = 20 г * 2,1 Дж/г·°С * 30°С = 1260 Дж.
2. Определение тепла, необходимого для плавления льда:
   • Лед плавится при 0°С. Для этого используем формулу: Q2 = m * L, где:
   • m = 20 г (масса льда)
   • L = 334 Дж/г (с latent heat of fusion для льда)
   • Подставляем значения: Q2 = 20 г * 334 Дж/г = 6680 Дж.
3. Определение тепла, теряемого маслом при охлаждении:
   • Масло будет остывать от -10°С до установившейся температуры T. Для этого используем формулу: Q3 = m * c * ΔT, где:
   • m = 200 г (масса масла)
   • c = 2,0 Дж/г·°С (удельная теплоемкость масла)
   • ΔT = T - (-10°С) = T + 10°С (изменение температуры)
   • Подставляем значения: Q3 = 200 г * 2,0 Дж/г·°С * (T + 10°С).
4. Составим уравнение теплового баланса:
   • Сумма тепла, полученного льдом, равна сумме тепла, потерянного маслом:
   • Q1 + Q2 = Q3
   • Подставляем значения:
   • 1260 Дж + 6680 Дж = 200 г * 2,0 Дж/г·°С * (T + 10°С)
   • Упрощаем уравнение:
   • 7940 Дж = 400 Дж/°С * (T + 10°С)
5. Решение уравнения:
   • Делим обе стороны на 400 Дж/°С:
   • 19,85 = T + 10
   • Вычитаем 10:
   • T = 9,85°С.

Таким образом, установившаяся температура в калориметре составит примерно 9,85°С.