Какова конечная температура воды в калориметре, если в него помещается свинцовая деталь с температурой 100 °С, при условии, что в калориметре находится 2 кг воды при температуре 20 °С и потери теплоты не учитываются?

Физика 8 класс Термодинамика конечная температура воды калориметр свинцовая деталь температура 100 °С 2 кг воды температура 20 °С потери теплоты физика 8 класс Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать принцип сохранения энергии, который гласит, что теплота, переданная от одного тела к другому, равна теплоте, полученной другим телом. В нашем случае свинцовая деталь будет передавать тепло воде, пока не достигнут тепловой равновесия.

Шаги решения:

1. Определим известные величины:
• Масса воды (m1) = 2 кг
• Начальная температура воды (T1) = 20 °C
• Масса свинца (m2) - будем обозначать как m2 (это значение нам не дано, но мы его учтем позже)
• Начальная температура свинца (T2) = 100 °C
• Удельная теплоемкость воды (c1) = 4180 Дж/(кг·°C)
• Удельная теплоемкость свинца (c2) = 128 Дж/(кг·°C)
2. Запишем уравнение теплового баланса:

Теплота, отданная свинцом, равна теплоте, полученной водой:

m2 * c2 * (T2 - Tf) = m1 * c1 * (Tf - T1)

где Tf - конечная температура.

3. Подставим известные значения:

У нас есть два неизвестных: масса свинца (m2) и конечная температура (Tf). Но мы можем выразить Tf через m2, если примем, что масса свинца известна. Для упрощения, предположим, что масса свинца равна 1 кг (это условный пример для демонстрации).

4. Подставляем в уравнение:

1 * 128 * (100 - Tf) = 2 * 4180 * (Tf - 20)

5. Решаем уравнение:

128 * (100 - Tf) = 8360 * (Tf - 20)

12800 - 128Tf = 8360Tf - 167200

12800 + 167200 = 8360Tf + 128Tf

180000 = 8488Tf

Tf = 180000 / 8488 ≈ 21.2 °C

6. Заключение:

Конечная температура воды в калориметре, при условии, что масса свинца равна 1 кг, составляет примерно 21.2 °C. Однако, если масса свинца отличается, то конечная температура будет изменяться в зависимости от этого значения.