Тепловое равновесие
Как можно определить температуру печи, основываясь на следующей информации? В печь поместили стальной шарик массой
Как можно определить температуру печи, основываясь на следующей информации? В печь поместили стальной шарик массой 20 г, затем опустили его в алюминиевый калориметр массой 40 г, в котором находилось 150 г воды при температуре 20 °C. После этого, температура смеси стала равной 30 °C.
15.12.2023 12:56
Написать свой ответ:
Описание:
Для определения температуры печи используем закон сохранения энергии. В данной задаче имеется система, состоящая из печи, стального шарика, алюминиевого калориметра и воды. При смешении всех компонентов системы происходит теплообмен, так что в конечном состоянии система придет к тепловому равновесию, где тепло будет равномерно распределено между компонентами.
Мы можем использовать формулу для расчета теплового равновесия:
\(\text{Масса}\times\text{Температура}\times\text{Теплоемкость} = \text{Масса}\times\text{Температура}\times\text{Теплоемкость}\)
Так как шарик был разогрет в печи, то его начальная температура будет равна температуре печи. Конечная температура смеси будет равна температуре равновесия. Мы знаем массы шарика, калориметра и воды, а также начальную температуру воды и конечную температуру смеси.
Используя данную информацию, мы можем решить задачу и определить температуру печи.
Демонстрация:
Мы знаем, что масса шарика составляет 20 г, масса калориметра - 40 г, а масса воды - 150 г. Температура начального состояния воды - 20 °C, а конечная температура смеси - X °C (неизвестная величина).
\(20\text{г}\times\text{Температура печи}\times C_1 = 40\text{г}\times\text{Температура равновесия}\times C_2 + 150\text{г}\times 20\text{°C}\times C_3\)
Где \(C_1, C_2, C_3\) - теплоемкости шарика, калориметра и воды соответственно.
Совет:
Для успешного решения задачи об установлении теплового равновесия, имеет смысл ознакомиться с теплоемкостью различных веществ и научиться применять формулу сохранения энергии в тепловых системах. Обратите внимание на величины массы и начальной температуры каждого компонента системы.
Задача на проверку:
Если начальная температура печи составляет 300 °C, масса стального шарика - 15 г, а температура равновесия смеси - 40 °C, определите массу алюминиевого калориметра. (Подсказка: предположим, что теплоемкость шарика, калориметра и воды одинаковы).