Какую общую температуру получится, после того как железная гиря массой 260 г, нагретая до 100 °C, будет помещена в воду

Содержание: Расчет теплового равновесия

Инструкция: Чтобы решить задачу, мы можем использовать закон сохранения энергии. Когда гиря из железа с температурой 100 °C погружается в воду с температурой 15 °C, происходит передача тепла между этими системами до тех пор, пока они не достигнут теплового равновесия, то есть пока их температуры не выровняются.

Используем формулу сохранения теплоты:

масса1 * температура1 + масса2 * температура2 = (масса1 + масса2) * температура3

В данном случае у нас есть три системы: гиря из железа, вода и влатунный калориметр. Мы знаем массу каждой системы и исходные температуры.

Демонстрация:

Масса гири: 260 г
Исходная температура гири: 100 °C

Масса воды: 200 г
Исходная температура воды: 15 °C

Масса калориметра: 150 г

Давайте найдем итоговую температуру системы.

Совет: При решении этой задачи важно помнить, что при переносе тепла из одной системы в другую происходит выравнивание температур. Также обратите внимание на единицы измерения и правильно расставьте знаки.

Задача для проверки: Какую общую температуру получится, если гиря массой 350 г, нагретая до 80 °C, будет помещена в воду массой 150 г при температуре 20 °C в калориметре массой 100 г? (Потери тепла не учитывать)

Суть вопроса: Теплообмен

Пояснение: При теплообмене между системами тепло переходит от более нагретой системы к менее нагретой системе. Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения теплоты, известный как закон теплового равновесия. Согласно этому закону, количество теплоты, передаваемой от одной системы к другой, равно количеству теплоты, получаемому другой системой.

Давайте сначала определим количество теплоты, полученное водой и калориметром.

Тепло, полученное водой можно рассчитать с помощью формулы:

Q1 = m1 * c1 * ΔT1,

где Q1 - полученное количество теплоты, m1 - масса воды, c1 - удельная теплоёмкость воды, ΔT1 - изменение температуры воды.

Так как потери тепла не учитываются, количество теплоты, полученное водой, равно количеству теплоты, отданному железной гирей и калориметром:

Q1 = m2 * c2 * ΔT2,

где m2 - масса железной гири и калориметра, c2 - удельная теплоёмкость железа и калориметра, ΔT2 - изменение температуры железа и калориметра.

Теперь можем выразить ΔT2:

ΔT2 = (m1 * c1 * ΔT1) / (m2 * c2),

или

ΔT2 = (200 г * 4,18 Дж/(г*°C) * (100 °C - 15 °C)) / ((260 г + 150 г) * 0,45 Дж/(г*°C)).

Расчет даст нам значение ΔT2, которое можно добавить к исходной температуре железной гири 100 °C, чтобы получить итоговую температуру.

Пример: Какую общую температуру получится, после того как железная гиря массой 260 г, нагретая до 100 °C, будет помещена в воду массой 200 г при температуре 15 °C, в влатунном калориметре массой 150 г. Потери тепла не учитывать.

Совет: Чтобы лучше понять теплообмен в задачах, рекомендуется изучить удельные теплоемкости различных веществ и применение закона сохранения энергии в тепловых системах.

Ещё задача: Какую общую температуру получится, если мы поместим железную гирю массой 300 г при температуре 150 °C в воду массой 250 г при температуре 20 °C в калориметр массой 100 г? Потери тепла не учитывать. (Удельная теплоемкость железа и калориметра: 0,4 Дж/(г*°C), удельная теплоемкость воды: 4,18 Дж/(г*°C)).