Вопрос: Для определения удельной теплоемкости железа в воду массой 200 г при температуре 18°С опустили железную гирю массой 100 г при температуре 98°С. Температура воды установилась 22°С. Какова удельная теплоемкость железа по данным опыта? Нужен полный расчет решения, пожалуйста, не списывайте с интернета.

Физика 8 класс Теплопередача и удельная теплоемкость удельная теплоёмкость железо физика 8 класс расчет теплообмен температура вода гиря масса опыт термодинамика формула Теплоёмкость изменение температуры Энергия закон сохранения энергии Новый

Давайте разберемся, как определить удельную теплоемкость железа, используя данные нашего опыта. Начнем с того, что у нас есть вода и железная гиря, которые обмениваются теплом.

1. Данные эксперимента:

• Масса воды (m_вода) = 200 г = 0,2 кг
• Начальная температура воды (t_вода1) = 18°С
• Масса железной гири (m_железо) = 100 г = 0,1 кг
• Начальная температура железа (t_железо1) = 98°С
• Установившаяся температура (t_конечная) = 22°С

2. Определим изменение температуры:

• Для воды: Δt_вода = t_конечная - t_вода1 = 22°С - 18°С = 4°С
• Для железа: Δt_железо = t_конечная - t_железо1 = 22°С - 98°С = -76°С

3. Запишем уравнение теплового баланса:

Тепло, полученное водой, равно теплу, потерянному железом:

Q_вода = Q_железо

4. Запишем формулы для тепла:

• Q_вода = c_вода * m_вода * Δt_вода
• Q_железо = c_железо * m_железо * Δt_железо

Где c_вода - удельная теплоемкость воды, которая равна 4200 Дж/кг·°С, а c_железо - искомая удельная теплоемкость железа.

5. Подставим известные значения в уравнение теплового баланса:

4200 * 0,2 * 4 = c_железо * 0,1 * (-76)

6. Посчитаем левую часть уравнения:

4200 * 0,2 * 4 = 3360 Дж

7. Запишем уравнение:

3360 = c_железо * 0,1 * (-76)

8. Перепишем уравнение для нахождения c_железо:

c_железо = 3360 / (0,1 * -76)

9. Посчитаем:

c_железо = 3360 / -7,6 ≈ -442 Дж/кг·°С

10. Обратите внимание: Мы получили отрицательное значение, потому что в формуле мы учитываем изменение температуры, которое для железа является отрицательным. Удельная теплоемкость всегда положительная, поэтому мы берем модуль этого значения.

Таким образом, удельная теплоемкость железа равна примерно 442 Дж/кг·°С. Однако, в реальных условиях, учитывая потери тепла в окружающую среду, это значение может быть немного больше, и мы ожидаем, что оно должно быть около 460 Дж/кг·°С.

Таким образом, мы нашли удельную теплоемкость железа, используя тепловой баланс между водой и железом.