В воду массой 300 г, температура которой 10 градусов, опускают нагретые в кипящей воде металлические гири общей массой 1 кг. Температура воды повышается на 21 градус. Из какого материала могут быть изготовлены гири?

Физика 8 класс Теплопередача и теплообмен физика 8 класс теплообмен температура масса воды металлические гири материал гирь нагревание кипящая вода изменение температуры теплотворная способность Новый

Для того чтобы определить, из какого материала могут быть изготовлены гири, необходимо воспользоваться законом сохранения энергии, а именно принципом теплового равновесия. В данном случае, тепло, переданное от гирь воде, должно быть равно теплу, полученному водой от гирь.

Дадим обозначения:

• m1 = 300 г = 0,3 кг — масса воды;
• T1 = 10 °C — начальная температура воды;
• ΔT1 = 21 °C — изменение температуры воды;
• m2 = 1 кг — масса гирь;
• T2 = 100 °C — начальная температура гирь (кипящая вода);
• c1 — удельная теплоемкость воды (примерно 4200 Дж/(кг·°C));
• c2 — удельная теплоемкость материала гирь.

Температура воды после нагрева будет:

• T1' = T1 + ΔT1 = 10 °C + 21 °C = 31 °C.

Теперь рассчитаем количество теплоты, полученное водой:

• Q1 = m1 * c1 * ΔT1 = 0,3 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 21 °C.

Расчитаем Q1:

• Q1 = 0,3 * 4200 * 21 = 26706 Дж.

Количество теплоты, отданное гирями, будет равно:

• Q2 = m2 * c2 * (T2 - T1') = 1 кг * c2 * (100 °C - 31 °C) = 1 * c2 * 69 °C.

По закону сохранения энергии, имеем:

• Q1 = Q2.

Подставляем известные значения:

• 26706 Дж = 1 * c2 * 69 °C.

Теперь найдем удельную теплоемкость материала гирь:

• c2 = 26706 Дж / 69 °C ≈ 387 Дж/(кг·°C).

Теперь, зная удельную теплоемкость, мы можем определить, из какого материала могут быть изготовлены гири. Удельная теплоемкость различных материалов:

• Сталь: примерно 460 Дж/(кг·°C);
• Латунь: примерно 380 Дж/(кг·°C);
• Медь: примерно 385 Дж/(кг·°C);
• Алюминий: примерно 900 Дж/(кг·°C).

Сравнивая полученное значение теплоемкости гирь (387 Дж/(кг·°C)), можно сделать вывод, что гири могут быть изготовлены из:

• Латуни;
• Меди.

Таким образом, гири могут быть изготовлены из латуни или меди, так как их удельные теплоемкости близки к рассчитанному значению.