Какая будет конечная температура после добавления 1 кг воды, имеющей начальную температуру +60 градусов Цельсия

Тема: Тепловой обмен между телами

Инструкция: Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон сохранения энергии в виде формулы Q1 + Q2 = 0, где Q1 - количество тепла, переданного первому телу, Q2 - количество тепла, переданное второму телу. Также, нужно использовать формулу для вычисления количества тепла: Q = m * c * ΔT, где Q - количество тепла, m - масса тела, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Первое тело - 1 кг воды с начальной температурой +60 градусов Цельсия. Второе тело - 2 кг воды и 0,5 кг льда с начальной температурой 0 градусов Цельсия.

Для первого тела: Q1 = m1 * c1 * ΔT1 = 1 кг * 4200 Дж/кг*°С * (T1 - 60)
Для второго тела: Q2 = (m2 * c2 * ΔT2) + (m3 * Lf), где m2 - масса воды, m3 - масса льда, Lf - теплота плавления льда, c2 - удельная теплоемкость воды. ΔT2 = T2 - 0, где Т2 - искомая конечная температура.

Так как система изолирована, Q1 + Q2 = 0, поэтому m1 * c1 * (T1 - 60) + (m2 * c2 * (T2 - 0)) + (m3 * Lf) = 0.

Подставляем известные значения: 1*4200*(60-60) + (2*4200*(T2-0)) + (0.5*334000) = 0.
Решаем уравнение и находим значение Т2, которая будет конечной температурой.

Пример использования:
Заданы значения:
m1 = 1 кг, T1 = 60 градусов Цельсия,
m2 = 2 кг, m3 = 0.5 кг, Lf = 334000 Дж/кг, c1 = 4200 Дж/кг*°С, c2 = 4200 Дж/кг*°С

Решение:
Уравнение m1 * c1 * (T1 - 60) + (m2 * c2 * (T2 - 0)) + (m3 * Lf) = 0 принимает вид:
1*4200*(60-60) + (2*4200*(T2-0)) + (0.5*334000) = 0

Подставим значения и найдем T2:
0 + 8400 * T2 + 167000 = 0
8400 * T2 = -167000
T2 = -167000 / 8400
T2 ≈ -19.881 °C

Ответ: Конечная температура составит примерно -19.881 градуса Цельсия.

Совет: В таких задачах необходимо аккуратно следить за знаками температур и использовать правильные значения удельной теплоемкости для каждого вещества.

Упражнение:
Найдите конечную температуру, когда 3 кг воды (начальная температура 40 градусов Цельсия, удельная теплоемкость 4200 Дж/кг*°С) помещают в сосуд с 1 кг льда (начальная температура 0 градусов Цельсия, теплота плавления 334000 Дж/кг) и всё находится в изолированной системе. (Ответ округлите до ближайшего целого числа)