Тепловые процессы и теплоемкость
Какая температура пламени примуса была использована, если нагретый в пламени кусок железа массой 100 г был погружен
Какая температура пламени примуса была использована, если нагретый в пламени кусок железа массой 100 г был погружен в латунный калориметр с массой 90 г, содержащий 250 г воды с начальной температурой 16 °C, и в результате температура воды в калориметре стала 45 °C? Удельная теплоемкость железа составляет 0.5 Дж/(г·K), удельная теплоемкость латуни - 0.39 Дж/(г·K) и удельная теплоемкость воды - 4.2 Дж/(г·K).
15.12.2023 02:49
Написать свой ответ:
Разъяснение: В данной задаче нам нужно определить температуру пламени примуса, если известны данные о нагретом куске железа, латунном калориметре и воде. Для решения задачи мы можем использовать закон сохранения энергии.
Первым шагом расcчитаем количество теплоты, поглощенной железом. Формула для расчета количества теплоты имеет вид:
Q_железо = m_железо * c_железо * ΔT_железо,
где m_железо - масса железа, c_железо - удельная теплоемкость железа, ΔT_железо - изменение температуры железа.
Затем рассчитаем количество теплоты, поглощенной латунным калориметром и водой:
Q_калориметр + вода = (m_калориметр + m_вода) * c_латуни_воды * ΔT_всего,
где m_калориметр - масса калориметра, m_вода - масса воды, c_латуни_воды - удельная теплоемкость латуни и воды, ΔT_всего - изменение температуры всей системы.
Теперь применим закон сохранения энергии:
Q_железо = Q_калориметр + вода,
и решим уравнение относительно ΔT_всего.
После получения значения ΔT_всего мы можем найти температуру пламени примуса с использованием следующей формулы:
T_пламени = ΔT_всего + Т_начальная,
где Т_начальная - начальная температура воды.
Пример:
Масса железа, m_железо = 100 г,
Масса калориметра, m_калориметр = 90 г,
Масса воды, m_вода = 250 г,
Начальная температура воды, Т_начальная = 16 °C,
Температура воды после нагрева, Т_конечная = 45 °C,
Удельная теплоемкость железа, c_железо = 0.5 Дж/(г·K),
Удельная теплоемкость латуни и воды, c_латуни_воды = 0.39 Дж/(г·K).
Совет:
Для более наглядного решения задачи можно использовать единицы измерения в системе СИ (например, перевести массы в килограммы и температуры в Кельвины).
Задача для проверки:
Если масса железа составляет 150 г, масса калориметра - 80 г, масса воды - 300 г, начальная температура воды - 20 °C, а конечная температура воды - 50 °C, то какую температуру пламени примуса следует использовать? Удельная теплоемкость железа равна 0.45 Дж/(г·K), удельная теплоемкость латуни и воды - 0.35 Дж/(г·K).