3. The copper ball with a mass of 200 g, taken out of boiling water, was placed in a calorimeter along with a certain
3. The copper ball with a mass of 200 g, taken out of boiling water, was placed in a calorimeter along with a certain mass of ice taken at a temperature of -5 °C. After reaching thermal equilibrium in the calorimeter, both ice and water are present. a) What is the final temperature of the content in the calorimeter? b) How much heat did the ball give off? c) What was the initial mass of the ice if in the final state the masses of water and ice are equal?
16.12.2023 02:45
Написать свой ответ:
Объяснение: Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать законы сохранения энергии и теплового баланса.
а) Для определения конечной температуры содержимого в калориметре можно использовать формулу теплового баланса:
масса_воды * удельная_теплоемкость_воды * (конечная_температура - начальная_температура_воды) = масса_льда * удельная_теплота_плавления + масса_ледяной_воды * удельная_теплоемкость_ледяной_воды * (конечная_температура - начальная_температура_ледяной_воды)
б) Тепловой поток, отданный медному шарику, можно рассчитать, используя формулу:
масса_медного_шарика * удельная_теплоемкость_меди * (конечная_температура - начальная_температура)
в) Начальную массу льда можно найти, используя формулу:
масса_ледяной_воды = масса_воды - масса_ледяной_воды
Пример:
а) Известно, что масса воды равна 200 г, удельная теплоемкость воды равна 4.18 Дж/г*°C, начальная температура воды равна 100 °C. Масса льда неизвестна, удельная теплота плавления льда равна 333.5 Дж/г, начальная температура льда равна -5 °C. Найдем конечную температуру содержимого в калориметре.
б) Известно, что масса медного шарика равна 200 г, удельная теплоемкость меди равна 0.39 Дж/г*°C, начальная температура медного шарика равна 100 °C, а конечная температура содержимого в калориметре равна 25 °C. Найдем количество тепла, отданного медным шариком.
в) Известно, что масса воды равна 200 г, масса льда неизвестна, а масса ледяной воды равна массе воды. Найдем начальную массу льда.
Совет: В задачах о тепловом балансе важно учесть все источники тепла и энергии, а также использовать соответствующие значения удельной теплоемкости и удельной теплоты плавления для разных веществ.
Практика: У вас есть кусок железа массой 500 г с начальной температурой 200°C. Если вы положите этот кусок железа в воду массой 1 кг с начальной температурой 20°C, какая будет конечная температура содержимого? Удельная теплоемкость железа равна 0.45 Дж/г*°C, а удельная теплоемкость воды равна 4.18 Дж/г*°C.