В калориметр, содержащий М=250 г воды при температуре t1 = 20 °C, опускают железный шар массой м=100 г, находящийся при температуре t2= 600 °C. Какая температура t3, установится в калориметре после достижения теплового равновесия?
Ответы
Ответ:
=
Объяснение:
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения теплоты: количество тепла, отданного горячим телом, равно количеству тепла, принятого холодным телом. При достижении теплового равновесия температуры обоих тел должны быть одинаковыми.
Пусть температура воды после достижения теплового равновесия составит t3. Тогда количество тепла, отданное железным шаром, будет равно:
Q1 = c1 * m1 * (t2 - t3),
где c1 - удельная теплоемкость железа, m1 - масса железного шара.
Количество тепла, принятое водой, будет равно:
Q2 = c2 * m2 * (t3 - t1),
где c2 - удельная теплоемкость воды, m2 - масса воды.
При достижении теплового равновесия количество тепла, отданное железным шаром, должно быть равно количеству тепла, принятому водой:
Q1 = Q2.
Тогда:
c1 * m1 * (t2 - t3) = c2 * m2 * (t3 - t1)
Решив это уравнение относительно t3, получим:
t3 = (c1 * m1 * t2 + c2 * m2 * t1) / (c1 * m1 + c2 * m2)
Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость железа и воды. Удельная теплоемкость железа равна 0,45 Дж/(г°C), а воды - 4,18 Дж/(г°C). Подставляя данные в формулу, получим:
t3 = (0,45 * 100 * 600 + 4,18 * 250 * 20) / (0,45 * 100 + 4,18 * 250) ≈ 29,7 °C.
Ответ: температура воды после достижения теплового равновесия составит около 29,7 °C.