При температуре 10 °C в металлическую кастрюлю наливают один литр горячей воды, которая имеет температуру 90 °C. После

Содержание вопроса: Термодинамика - Первый закон термодинамики

Описание: Первый закон термодинамики, также называемый закон сохранения энергии, гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а может только переходить из одной формы в другую или передаваться между системой и ее окружением.

Для решения данной задачи мы можем использовать формулу:

Q1 + Q2 = m1 * c * ΔT1 + m2 * c * ΔT2,

где Q1 и Q2 - количество переданной теплоты от горячей воды, m1 и m2 - массы воды, c - удельная теплоемкость воды, а ΔT1 и ΔT2 - изменение температуры воды.

Сначала рассмотрим первую часть задачи. Так как мы пренебрегаем потерей теплоты, все теплота передается только от горячей воды к холодной воде:

Q1 = m1 * c * ΔT1,

где m1 = 1 литр = 1 кг, ΔT1 = 70 °C - 10 °C = 60 °C.

Затем рассмотрим вторую часть задачи, когда в кастрюлю добавляют еще два литра горячей воды:

Q2 = m2 * c * ΔT2,

где m2 = 2 литра = 2 кг, ΔT2 = 90 °C - Tf (температура, которую мы хотим найти).

Так как Q1 и Q2 в сумме равны нулю (теплота не создается и не уничтожается), получаем:

m1 * c * ΔT1 + m2 * c * ΔT2 = 0.

Подставляя значения, получаем:

1 * 1 * 60 + 2 * 1 * (90 - Tf) = 0,

60 + 180 - 2Tf = 0,

-2Tf = -240,

Tf = 120 °C.

Итак, температура, которая установится в кастрюле, будет равна 120 °C.

Совет: Для лучшего понимания задачи, полезно знать удельную теплоемкость воды, которая обычно составляет около 4,18 Дж/г°C.

Задача для проверки: Изначально в кастрюлю с водой помещают 2 литра воды, имеющей температуру 40 °C. После добавления еще 3 литров воды с температурой 90 °C, температура воды в кастрюле становится 60 °C. Найдите установившуюся температуру в кастрюле, предполагая, что потери теплоты можно пренебречь.