Какая масса графитового цилиндра была опущена в воду при температуре 8 °C, если его масса составляла 40 г и начальная

Тема: Расчет изменения массы графитового цилиндра при погружении в воду

Объяснение: Для расчета изменения массы графитового цилиндра при погружении в воду, мы можем использовать формулу теплопроводности, которая гласит:

Q = mcΔT,

где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость этого вещества и ΔT - изменение температуры.

У нас есть следующие данные: начальная масса графитового цилиндра (40 г), начальная температура (265 °C), масса воды (100 г), конечная температура (25 °C), удельная теплоемкость воды (4,200 кал/г°C) и удельная теплоемкость графита (750 кал/г°C).

Сначала найдем количество тепла, поглощенное водой. Используем формулу:

Q_вода = mcΔT,

где m = 100 г (масса воды), c = 4,200 кал/г°C (удельная теплоемкость воды), ΔT = -17 °C (изменение температуры от 8 °C до 25 °C).

Подставляя значения в формулу, получаем:

Q_вода = 100 г * 4,200 кал/г°C * (-17 °C) = -71,400 кал.

Знак "-" означает, что вода поглотила тепло.

Теперь найдем изменение массы графитового цилиндра. Используем формулу:

Q_графит = mcΔT,

где m - масса графитового цилиндра, c = 750 кал/г°C (удельная теплоемкость графита), ΔT = -240 °C (изменение температуры от 265 °C до 25 °C), Q_графит = -71,400 кал (количество тепла, поглощенное водой).

Подставляя значения в формулу, получаем:

-71,400 кал = m * 750 кал/г°C * (-240 °C).

Раскрывая скобки и упрощая уравнение, получаем:

57,600,000 кал = m * 240,000 кал.

m = 57,600,000 кал / 240,000 кал/г = 240 г.

Таким образом, масса графитового цилиндра, опущенного в воду, составляет 240 г.

Совет: При решении подобных задач, важно внимательно следить за единицами измерения и правильно использовать удельные теплоемкости разных веществ. Также стоит обратить внимание на знаки перед значениями изменения температуры - для воды ΔT было отрицательным, так как она охлаждалась, а для графита ΔT также было отрицательным, так как он оказывался в области с более низкой температурой.

Закрепляющее упражнение: Какую массу воды нужно нагреть от 20 °C до 80 °C, если используется 500 графитовых цилиндров массой 50 г каждый? Удельная теплоемкость воды - 4,200 кал/г°C, удельная теплоемкость графита - 750 кал/г°C.