В каком порядке нужно привести кубики a, b и c в контакт, чтобы температура кубика a была выше, чем температуры кубиков

Тема занятия: Теплопередача и равновесие температур

Инструкция: Чтобы определить порядок, в котором нужно привести кубики a, b и c в контакт, чтобы температура кубика a была выше, чем у кубиков b и c на 5 ∘c, нужно учесть, что в системе нет обмена энергией с окружающей средой и все кубики имеют одинаковый материал и размеры.

Для начала, необходимо достичь термического равновесия между кубиками b и c. Поскольку оба кубика имеют одинаковый материал и размеры, они будут иметь одинаковую способность нагреваться и охлаждаться, а их температура будет соответствовать среднему значению их начальных температур:

Tb = (tb + tc) / 2 = (54 ∘c + 105 ∘c) / 2 = 79,5 ∘c.

Теперь, чтобы температура кубика a была выше, чем у кубиков b и c на 5 ∘c, нужно привести кубик a в контакт с кубиками b и c, когда их температура будет на 5 ∘c ниже текущей температуры кубика a.

Ta - 5 ∘c = Tb = 79,5 ∘c.

Ta = 79,5 ∘c + 5 ∘c = 84,5 ∘c.

Таким образом, порядок приведения кубиков в контакт будет: сначала кубик a, а затем кубики b и c.

Доп. материал: Какой порядок приведения кубиков a, b и c в контакт, чтобы температура кубика a была выше, чем температуры кубиков b и c на 5 ∘c, если начальные температуры кубиков равны: Ta=0 ∘c, Tb=20 ∘c, Tc=30 ∘c?

Совет: Для лучшего понимания данной задачи, полезно визуализировать ситуацию в виде графика с температурными осями для каждого кубика. Это поможет прояснить, как тепло передается от одного кубика к другим.

Задача для проверки: Кубик a имеет начальную температуру 60∘c, кубик b - 90∘c, кубик c - 40∘c. Какой порядок приведения кубиков a, b и c в контакт обеспечит температуру кубика a на 5 ∘c выше, чем у кубиков b и c? Определите конечную температуру кубика a.