В калориметр, содержащий определенную массу воды при температуре 20 °С, поместили цилиндр такой же массы, вынутый из кипятка. После того как температура в калориметре установилась на уровне 29,1 °С, из какого материала мог быть сделан цилиндр?

Физика 8 класс Теплопередача и тепловое равновесие калориметр физика 8 класс температура масса воды цилиндр кипяток теплообмен материалы термодинамика расчет температуры Теплоёмкость эксперимент свойства материалов Новый

Чтобы определить материал цилиндра, мы будем использовать принцип сохранения энергии. В этом случае, тепло, потерянное цилиндром, равно теплу, полученному водой. Давайте разберем шаги решения этой задачи:

1. Определите известные данные:
   • Начальная температура воды, T_в = 20 °С
   • Конечная температура системы, T_к = 29,1 °С
   • Начальная температура цилиндра, T_ц = 100 °С (температура кипятка)
2. Запишите уравнение теплового баланса:

   Тепло, отданное цилиндром = Тепло, полученное водой

   m * c_ц * (T_ц - T_к) = m * c_в * (T_к - T_в)

   где m - масса цилиндра и воды (одинаковая), c_ц - удельная теплоемкость материала цилиндра, c_в - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°С)).

3. Упростите уравнение:

   c_ц * (100 - 29,1) = 4200 * (29,1 - 20)

4. Решите уравнение для c_ц:

   c_ц * 70,9 = 4200 * 9,1

   c_ц = (4200 * 9,1) / 70,9

   c_ц ≈ 538 Дж/(кг·°С)

5. Определите материал цилиндра:

   Значение удельной теплоемкости около 538 Дж/(кг·°С) соответствует алюминию. Таким образом, цилиндр, скорее всего, сделан из алюминия.

Таким образом, исходя из расчетов, цилиндр мог быть сделан из алюминия.