Сколько вода нагреется до 100 °С после броска куска стали массой 10 кг, нагретого до 500 °С, в сосуд с 4,6 кг воды

Содержание: Передача тепла и масса вещества

Пояснение: Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать формулу для расчета количества тепла, которое передается от одного вещества к другому:

Q = m * c * ΔT

где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества и ΔT - изменение температуры.

Сначала мы должны найти количество тепла, которое передается от куска стали к воде:

Qсталь = mсталь * cсталь * (Tсталь - Тводы)

где mсталь - масса стали, cсталь - удельная теплоемкость стали, Tсталь - начальная температура стали, Tводы - начальная температура воды.

Затем мы можем использовать это количество тепла, чтобы найти конечную температуру воды:

Qвода = mводы * cводы * ΔTводы

где mводы - масса воды, cводы - удельная теплоемкость воды, ΔTводы - изменение температуры воды.

Далее, исходя из закона сохранения энергии, количество тепла, переданное от куска стали к воде, должно быть равно количеству тепла, поглощенному водой:

Qсталь = Qвода

Определение конечной температуры воды позволит нам решить эту задачу.

Дополнительный материал:
Известно, что mсталь = 10 кг, Tсталь = 500 °C, mводы = 4,6 кг, Тводы = 25 °C, cсталь = 500 J/(kg·°C) и cводы = 4186 J/(kg·°C).

Давайте найдем конечную температуру воды:

Qсталь = mсталь * cсталь * (Tсталь - Тводы)

Qсталь = 10 кг * 500 J/(kg·°C) * (500 °C - 25 °C)

Qсталь = 10 кг * 500 J/(kg·°C) * 475 °C

Qсталь = 2 375 000 J

Qвода = Qсталь

mводы * cводы * ΔTводы = 2 375 000 J

4,6 кг * 4186 J/(kg·°C) * (Tводы - 25 °C) = 2 375 000 J

Совет: Для более легкого понимания принципа передачи тепла и решения подобных задач, рекомендуется изучить законы сохранения энергии и закон сохранения массы.

Задача на проверку:
Масса куска алюминия составляет 2 кг, а его начальная температура - 200 °С. Он погружается в 3 кг воды, которая имеет начальную температуру 20 °С. Удельная теплоемкость алюминия составляет 900 J/(kg·°C), а удельная теплоемкость воды - 4186 J/(kg·°C). Определите конечную температуру системы (как алюминия, так и воды), если нет потерь тепла.