Вася ходил на экскурсию в кузнечную мастерскую, где он заметил, что кузнец опускает раскалённую заготовку в воду, чтобы
Вася ходил на экскурсию в кузнечную мастерскую, где он заметил, что кузнец опускает раскалённую заготовку в воду, чтобы она остыла быстрее. В ходе беседы с кузнецом, Вася узнал, что кузнец обычно использует 6 литров воды комнатной температуры 25 °С, и вода нагревается на 40 °С при охлаждении 1,5 кг заготовки. Вася проверил удельные теплоемкости воды и стали в справочнике, которые составляют 4200 Дж/(кг:°С) и 460 Дж/(кг: °С) соответственно. С помощью этих данных, Вася должен оценить температуру в кузнечной печи. Предположим, что при контакте с водой заготовка не испаряется. Округлите полученный ответ до ближайшей сотни.
16.12.2023 17:37
Написать свой ответ:
Разъяснение:
Для решения данной задачи мы можем использовать закон сохранения теплоты. Когда раскаленная заготовка опускается в воду, она отдает тепло воде до достижения теплового равновесия. Это значит, что потерянное тепло заготовкой равно полученному теплу водой.
Рассчитаем тепловой обмен:
Потерянное тепло заготовкой: Q1 = mcΔT1,
где m - масса заготовки (1,5 кг),
c - удельная теплоемкость стали (460 Дж/(кг:°С)),
ΔT1 - изменение температуры заготовки.
Полученное тепло водой: Q2 = mcΔT2,
где m - масса воды (6 литров или 6 кг),
c - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг:°С)),
ΔT2 - изменение температуры воды.
Так как теплота, потерянная заготовкой, равна теплоте, полученной водой, мы можем записать уравнение:
mcΔT1 = mcΔT2.
Разделим оба выражения на m и сократим их:
ΔT1 = ΔT2.
Таким образом, полученная изменение температуры воды (ΔT2) будет равна изменению температуры заготовки (ΔT1). То есть, температура воды (25 °С) и изменение ее температуры (40 °С) будут такими же, как и температура кузнечной печи.
Демонстрация:
Температура в кузнечной печи составляет 25 °C.
Совет:
Для лучшего понимания теплового обмена в системе, можно представить его как перетекание тепла от горячего объекта к холодному объекту до достижения теплового равновесия.
Задача для проверки:
У Миши была раскаленная заготовка массой 2 кг, которую он опустил в воду. Вода нагрелась на 30 °C. Если удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг:°С), определите, сколько теплоты отдала заготовка.