Какова конечная температура воды, после того как стальная гиря массой 2,0 кг, температура которой составляет

Решение:
Для решения этой задачи нам понадобится использовать закон сохранения тепла. Закон сохранения тепла гласит, что изменение теплоты тела равно сумме получаемой и отдаваемой теплоты. Формула для вычисления изменения теплоты выглядит так:

\(Q = mcΔT\),

где Q - изменение теплоты, m - масса, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Сначала мы найдем теплоту, переданную от гири к воде. Для этого используем формулу:

\(Q_1 = mc_1ΔT_1\),

где m_1 = 2,0 кг - масса гири, c_1 - удельная теплоемкость стали (500 Дж/кг°С), ΔT_1 = 80 °С - изменение температуры стали.

Теплота, переданная от воды к гири, будет равна:

\(Q_2 = mc_2ΔT_2\),

где m_2 = 4,0 л - объем воды, c_2 - удельная теплоемкость воды (4186 Дж/кг°С), ΔT_2 - изменение температуры воды.

Поскольку энергия сохраняется, теплота, переданная от гири к воде, должна быть равна теплоте, переданной от воды к гири:

\(Q_1 = Q_2\).

Теперь мы можем вычислить конечную температуру воды, используя формулу:

\(ΔT_2 = \frac{Q_1}{mc_2}\).

Подставляя значения, получаем:

\(ΔT_2 = \frac{(2,0\ kg)(500\ Дж/кг°С)(80 °С)}{(4,0\ Л)(4186\ Дж/кг°С)}\).

После расчетов мы получаем:

\(ΔT_2 \approx 19,10 °С\).

Чтобы найти конечную температуру воды, мы вычитаем изменение температуры из начальной температуры:

Конечная температура воды = 80 °С - 19,10 °С = 60,90 °С.

Ответ: 3) 60 °С.

Совет: Когда решаете задачи на закон сохранения тепла, обратите внимание на знаки перед значениями изменения теплоты. Положительный знак означает получение теплоты, а отрицательный - отдачу теплоты.

Практика: Если вместо стальной гири мы использовали бы алюминиевую гирию с массой 3,0 кг и удельной теплоемкостью 900 Дж/кг°С, какое было бы изменение температуры воды?

Тема занятия: Теперевод и тепловое равновесие

Пояснение:
Для решения этой задачи нам понадобятся знания о теплопередаче и тепловом равновесии. Когда стальная гиря опущена ввод с водой, они начинают обмениваться теплом до тех пор, пока не достигнут теплового равновесия.

Мы можем использовать формулу передачи тепла:

Q = mcΔT,

где Q - количество переданного тепла, m - масса варирующегося материала, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Мы знаем массу гири (2,0 кг), начальную температуру гири (20 °C), объем воды (4,0 л) и начальную температуру воды (80 °C).

Сначала найдем количество тепла, переданного от гири к воде:

Q1 = mcΔT1,

где m = 2,0 кг, c - удельная теплоемкость стали, ΔT1 - изменение температуры гири.

Знаем, что удельная теплоемкость воды - 4,18 Дж/г∙°C и удельная теплоемкость стали - 0,45 Дж/г∙°C.

После этого найдем количество тепла, переданного от воды к гире:

Q2 = mcΔT2,

где m - масса воды, c = 4,18 Дж/г∙°C - удельная теплоемкость воды, ΔT2 - изменение температуры воды.

Теперь выпишем уравнение теплового равновесия:
Q1 = Q2

mcΔT1 = mcΔT2

mΔT1 = mΔT2

так как масса воды (m) сокращается, мы получаем следующее уравнение:

ΔT1 = ΔT2.

Используя данный факт, мы можем найти конечную температуру воды (ΔT2) с помощью начальной температуры гири (20 °C) и начальной температуры воды (80 °C):

ΔT2 = 80 °C - 20 °C = 60 °C.

Таким образом, конечная температура воды будет 60 °C.

Демонстрация:
Согласно решению задачи, конечная температура воды будет равна 60 °C.

Совет:
Для решения задач на теплопередачу и тепловое равновесие, следует запомнить формулу Q = mcΔT и учесть массу, температуру и удельную теплоемкость каждого материала.

Дополнительное упражнение:
Как изменится конечная температура воды, если начальная температура гири будет 40 °C, а начальная температура воды 60 °C? (масса гири и объем воды остаются неизменными).