При якій температурі було занурено залізну деталь в машинне масло масою 900 г, якщо встановилась теплова рівновага

Содержание: Теплова рівновага тіл

Пояснення:
Для розв’язання задачі про теплову рівновагу необхідно використати перший закон термодинаміки. Згідно цього закону, тепло, яке поглине тіло при нагріванні, дорівнює теплу, яке віддає тіло при охолодженні. У даній задачі головна мета - знайти температуру, при якій залізна деталь була занурена в машинне масло.

Давайте знайдемо кількість тепла, яке віддає масло при охолодженні:
Q1 = mcΔT,
де m - маса машинного масла, c - його питома теплоємність, ΔT - різниця температур.

Також розіб"ємо залізну деталь та знайдемо кількість тепла, яку вона отримала:
Q2 = mcΔT,
де m - маса залізної деталі, c - її питома теплоємність, ΔT - різниця температур.

Оскільки теплова рівновага встановилася після погруження деталі, тоді тепложивневому явищу біля цієї деталі не відбувається зміни енергії, тому отримане тепло від масла дорівнює виділеному теплу залізною деталлю:
Q1 = Q2.

Розв’язавши дану рівність, можна знайти температуру в момент погруження залізної деталі.

Приклад використання:
Завдання: При якій температурі було занурено залізну деталь в машинне масло масою 900 г, якщо встановилась теплова рівновага при температурі 47°С? Зазначена деталь має масу 120 г. Питома теплоємність масла дорівнює 21000 Дж/кг°C.

Крок 1: Знайти кількість тепла, яку виділило масло під час охолодження при температурі 47 °С:
Q1 = mcΔT = (0,9 кг) * (21000 Дж/кг°C) * (47 °С - T) = 88200 Дж

Крок 2: Знайти кількість тепла, яку поглинула залізна деталь:
Q2 = mcΔT = (0,12 кг) * (460 Дж/кг°C) * (T - 47 °С) = 55,2 Дж

Крок 3: Встановити рівність й розв"язати її:

88200 Дж = 55,2 Дж

Вона не вірна, тож ми не можемо знайти точну температуру погруження залізної деталі в машинне масло, використовуючи дані з задачі.

Порада: Для розв’язання задачі про теплову рівновагу завжди слід уважно аналізувати дані та переконатися, що вони достатні для знайдення відповіді. Також не забувайте перевіряти розв"язок задачі, оскільки не всі завдання мають єдині, правильні відповіді.

Вправа: Яку різницю температур ΔT необхідно мати, щоб встановилася теплова рівновага між двома тілами: першим тілом, маса якого дорівнює 500 г, а другим тілом, маса якого становить 1 кг? Перша деталь має питому теплоємність 500 Дж/кг°C, а друга - 400 Дж/кг°C. Відповідь дайте в градусах Цельсія.