Какая будет конечная температура воды, если в нее поместить стальную гирю массой 2,0 кг, которая имеет температуру 20 °C, и вода имеет начальный объем 4,0 л и температуру 80 °C? Не учитывайте потери тепла. Какой из следующих вариантов ответа является правильным: 1) 77 °C, 2) 30 °C, 3) 60 °C, или 4) 50 °C?
Пошаговое решение:
Объяснение: Чтобы определить конечную температуру системы, необходимо учесть законы сохранения энергии и массы. В данной задаче стальная гиря и вода обмениваются теплом до достижения равновесия.
Для этого используем закон теплового равновесия:
Масса гири * удельная теплоемкость гири * (Тс -Тк) = Масса воды * удельная теплоемкость воды * (Тв — Тк),
где Масса — масса, удельная теплоемкость — физическая величина, характеризующая способность вещества поглощать теплоту, Т — температура, с индексами «с» — стальной гири, «в» — воды, «к» — конечная температура (искомая).
Подставим данные в формулу и решим ее для конечной температуры.
Пример использования:
Масса гири = 2,0 кг
Масса воды = 4,0 л = 4,0 кг (так как плотность воды равна 1 г/мл)
Тс = 20 °C
Тв = 80 °C
Совет: В данной задаче важно внимательно следить за единицами измерения и преобразовывать величины при необходимости для правильного использования формулы.
Упражнение:
Найдите конечную температуру, если вместо стальной гири мы поместили воду массой 1,5 кг с начальной температурой 50 °C и имеющую объем 3,0 л, если гиря имеет начальную температуру 10 °C. Какой будет конечная температура?