Теплоемкость и уравнение теплообмена
Может ли зависеть теплоёмкость некоторых материалов от температуры? Рассмотрим брусок массой 1 кг, сделанный
Может ли зависеть теплоёмкость некоторых материалов от температуры? Рассмотрим брусок массой 1 кг, сделанный из материала, удельная теплоёмкость которого меняется с температурой по закону c = c1(1 + αt), где c1 = 1.4∙10^3 дж/(кг∙oc), α = 0.014 oC^-1. Если этот брусок нагрет до 100 oC, а затем опущен в калориметр с некоторым количеством воды при температуре 20 oC, и после установления теплового равновесия температура в калориметре оказалась равной 60 oC, то как определить массу (в кг) воды в калориметре, успешно пренебрегая теплоёмкостью калориметра и потерями тепла? У нас есть информация о том, что удельная теплоёмкость воды составляет...
23.12.2023 09:55
Написать свой ответ:
Инструкция: Теплоемкость материала - это способность материала поглощать или отдавать тепло при изменении температуры. Она может зависеть от температуры. В данной задаче мы рассматриваем брусок, сделанный из материала, удельная теплоемкость которого меняется с температурой. Уравнение для зависимости теплоемкости от температуры дано как c = c1(1 + αt), где c1 = 1.4∙10^3 Дж/(кг∙°C), α = 0.014 °C^-1.
Для решения задачи нам необходимо учесть закон сохранения энергии и уравнение теплообмена. Когда брусок (материал с меняющейся теплоемкостью) помещается в калориметр с водой, происходит перенос тепла между бруском и водой до достижения теплового равновесия.
Масса воды в калориметре можно определить, используя закон сохранения энергии. Можно сказать, что количество тепла, переданное от бруска в воду, равно количеству тепла, поглощенному водой и калориметром. Согласно уравнению теплообмена, Q = mcΔT, где Q - количество тепла, m - масса, с - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.
Доп. материал: В данной задаче мы можем использовать уравнение для определения количества тепла, поглощенного бруском (при нагревании до 100 °C) и количества тепла, поглощенного водой и калориметром (при установлении теплового равновесия). Зная массу бруска и температуру воды и калориметра до и после теплообмена, мы можем решить уравнение вместе с данными для удельной теплоемкости и получить массу воды в калориметре.
Совет: Чтобы лучше понять эту задачу, полезно знать основные понятия теплоемкости и уравнения теплообмена. Прежде чем приступить к решению, удостоверьтесь, что вы понимаете, как использовать уравнение теплообмена и применять закон сохранения энергии.
Задание для закрепления: Найдите массу воды в калориметре, если брусок массой 1 кг, нагретый до 100 °C, охлаждается и устанавливает тепловое равновесие с водой и калориметром при 60 °C. Даны следующие значения: удельная теплоемкость материала c1 = 1.4∙10^3 Дж/(кг∙°C), температура воды и калориметра до теплообмена 20 °C.