Каковы значения температур t1 и t2 после того, как в стакан, нагретый до 50 градусов Цельсия, добавляют 100 граммов холодной воды при 0 градусах Цельсия, а затем стакан снова заполняют такой же порцией воды с такой же массой и температурой после достижения теплового равновесия?

Физика 8 класс Температура и тепловые процессы температура T1 температура T2 стакан с водой тепловое равновесие физика 8 класс нагретая вода холодная вода расчет температуры Новый

Для решения данной задачи нам необходимо использовать принцип теплового равновесия. Это означает, что когда горячая и холодная вода смешиваются, теплота, которая теряется горячей водой, равна теплоте, которая поглощается холодной водой.

Шаг 1: Определим начальные условия.

• Температура горячей воды (t1) = 50 градусов Цельсия.
• Температура холодной воды (t2) = 0 градусов Цельсия.
• Масса горячей воды (m1) = масса стакана, который мы не знаем, но это не важно для расчета.
• Масса холодной воды (m2) = 100 граммов.

Шаг 2: Найдем температуру после первого добавления холодной воды.

Обозначим конечную температуру, к которой придет система, как T.

По принципу теплового равновесия мы можем записать уравнение:

m1 * c * (t1 - T) = m2 * c * (T - t2),

где c - удельная теплоемкость воды, которая в данном случае сокращается, так как она одинаковая для обеих масс.

Подставим известные значения:

• m2 = 100 граммов = 0.1 кг;
• t1 = 50 градусов Цельсия;
• t2 = 0 градусов Цельсия.

Тогда уравнение можно записать как:

m1 * (50 - T) = 0.1 * (T - 0).

Поскольку масса горячей воды m1 нам не известна, давайте предположим, что она равна 100 граммов (для простоты расчетов). Тогда:

0.1 * (50 - T) = 0.1 * T.

Упростим уравнение:

• 50 - T = T;
• 50 = 2T;
• T = 25 градусов Цельсия.

Шаг 3: Теперь добавим вторую порцию холодной воды.

После первого смешивания температура воды в стакане стала 25 градусов Цельсия. Теперь добавляем еще 100 граммов холодной воды при 0 градусах Цельсия.

Теперь у нас снова будет:

• Температура первой порции воды = 25 градусов Цельсия;
• Температура второй порции холодной воды = 0 градусов Цельсия.

Обозначим новую конечную температуру как T2. Снова применим принцип теплового равновесия:

m1 * (25 - T2) = m2 * (T2 - 0),

где m1 = 0.1 кг (первая порция) и m2 = 0.1 кг (вторая порция).

Подставим значения:

0.1 * (25 - T2) = 0.1 * T2.

Упрощаем:

• 25 - T2 = T2;
• 25 = 2T2;
• T2 = 12.5 градусов Цельсия.

Ответ: Значения температур после достижения теплового равновесия:

• t1 = 25 градусов Цельсия (после первого добавления холодной воды);
• t2 = 12.5 градусов Цельсия (после второго добавления холодной воды).