Тепловое равновесие
Антон хотел узнать, какая температура в кузнечной печи, исходя из того, что кузнец опускает заготовку в воду
Антон хотел узнать, какая температура в кузнечной печи, исходя из того, что кузнец опускает заготовку в воду для охлаждения. Антон узнал, что кузнец использует 11 литров воды комнатной температуры 25 °С и при этом вода нагревается на 35 °С при охлаждении заготовки массой 3 кг. Антон также нашел удельные теплоемкости воды и стали, которые равны 4200 Дж/(кг-°С) и 460 Дж/(кг-°С) соответственно. Теперь Антон хочет оценить температуру в кузнечной печи, исходя из этих данных.
11.12.2023 09:50
Написать свой ответ:
Объяснение:
Для определения температуры в кузнечной печи мы можем воспользоваться законом сохранения энергии и принципом теплового равновесия. В данной задаче, вода и заготовка достигают теплового равновесия при охлаждении. Это означает, что потерянная тепловая энергия заготовкой должна быть полностью получена водой.
Мы можем использовать следующее соотношение, основанное на законе сохранения энергии:
количество тепла, переданное от заготовки воде = количество тепла, поглощенное водой при охлаждении.
Тепло, переданное от заготовки воде, можно определить с использованием формулы:
поглощенное тепло = масса заготовки * удельная теплоемкость стали * изменение температуры заготовки.
Поглощенное тепло водой мы можем рассчитать по формуле:
поглощенное тепло = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры воды.
Температуру в кузнечной печи можно обозначить как "T". Тогда, уравнение, основанное на тепловом равновесии выглядит так:
масса заготовки * удельная теплоемкость стали * изменение температуры заготовки = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры воды.
Подставляя значения из условия задачи, мы можем решить это уравнение для T и найти температуру в кузнечной печи.
Пример использования:
Заготовка массой 2 кг нагревается на 60 °С при охлаждении в 8 литрах воды комнатной температуры 20 °С. Удельные теплоемкости воды и стали равны соответственно 4200 Дж/(кг-°С) и 460 Дж/(кг-°С). Какова температура в кузнечной печи?
Совет:
Для более простого понимания этой задачи, рекомендуется ознакомиться с основными понятиями теплового равновесия и закона сохранения энергии. Не забудьте преобразовать все единицы измерения в единицы СИ перед решением уравнения.
Упражнение:
Кузнец перед охлаждением заготовки нагревает ее до 200 °С. Масса заготовки составляет 4 кг, а удельные теплоемкости воды и стали равны соответственно 4200 Дж/(кг-°С) и 460 Дж/(кг-°С). Какую температуру будет иметь вода после охлаждения заготовки?