Как изменится температура 150 г воды, если в неё поместить нагретый до 80 °С алюминиевый цилиндр массой 100 г? Чему

Тема урока: Теплопередача и изменение температуры вещества

Пояснение: Чтобы понять, как изменится температура воды, когда в неё помещается нагретый алюминиевый цилиндр, нужно использовать закон сохранения энергии и уравнение теплопроводности.

Сначала определим количество тепла, которое передастся от алюминиевого цилиндра к воде. Для этого воспользуемся формулой:

Q = m * c * ΔT,

где
Q - количество тепла,
m - масса вещества,
c - удельная теплоемкость,
ΔT - разница в температурах.

Для алюминия удельная теплоемкость составляет около 0,9 Дж/(г*°C), а для воды около 4,18 Дж/(г*°C).

Теперь подставим известные значения в формулу:

Q = 100 * 0,9 * (80 - T₁),

где
T₁ - начальная температура воды.

Далее, учитывая, что переданное количество тепла должно быть равным полученному в воде, по знаку Q применяем закон сохранения энергии, чтобы определить изменение температуры:

Q = m * c * ΔT,

где
m - масса воды,
c - удельная теплоемкость воды,
ΔT - изменение в температуре.

Подставим известные значения и найдем ответ:

100 * 0,9 * (80 - T₁) = 150 * 4,18 * (T - 20).

Таким образом, задача сводится к решению уравнения.

Например:
* Дано: масса алюминиевого цилиндра - 100 г, начальная температура цилиндра - 80 °C, масса воды - 150 г.
* Найти: изменение температуры воды и начальную температуру.
* Решение:
1) Используем формулу Q = m * c * ΔT для алюминия, чтобы найти переданное количество тепла.
2) Подставляем известные значения в уравнение.
3) Пользуясь законом сохранения энергии и уравнением теплопроводности, определяем изменение температуры воды.
4) Решаем уравнение для нахождения начальной температуры воды.

Совет: Помните, что основные принципы теплопередачи и изменения температуры основаны на законе сохранения энергии и формуле теплопроводности. Попрактикуйтесь в решении подобных задач, чтобы лучше понять их принципы и научиться применять соответствующие формулы.

Задание для закрепления: Как изменится температура 200 г железа, если в неё поместить нагретый до 150 °C медный цилиндр массой 300 г? Чему равна начальная температура? (Удельная теплоемкость железа - 0,45 Дж/(г*°C), удельная теплоемкость меди - 0,39 Дж/(г*°C)).