Какова начальная температура медного бруска массой 200 г, если количество теплоты, выделившееся при его охлаждении до 20 °С, составило 31,2 кДж?
Проверенное решение:
Объяснение:
Для решения данной задачи нам понадобятся знания о теплопередаче и уравнении теплового баланса. Уравнение теплового баланса гласит, что количество переданной теплоты равно разности теплоёмкостей участвующих в процессе тел.
Мы можем выразить количество переданной теплоты следующим образом:
Q = m * c * ΔT,
где Q — количество теплоты, m — масса тела, c — удельная теплоёмкость вещества, ΔT — изменение температуры.
Мы знаем, что медный брусок имеет массу 200 г и его температура уменьшается на ΔT = Т — 20 °C, где Т — начальная температура.
Подставляя значения в уравнение и решая его относительно Т, получаем:
Q = m * c * ΔT
31.2 кДж = 0.2 кг * c * (T — 20)
Раскрывая скобки:
31.2 кДж = 0.2 кг * c * T — 0.2 кг * c * 20
31.2 кДж = 0.2 кг * c * T — 4 кДж
Выражаем T:
0.2 кг * c * T = 31.2 кДж + 4 кДж
0.2 кг * c * T = 35.2 кДж
T = 35.2 кДж / (0.2 кг * c)
Пример использования:
Задача состоит в определении начальной температуры медного бруска, при условии что количество теплоты, выделившееся при его охлаждении до 20 °С, составило 31.2 кДж. Масса медного бруска равна 200 г. Удельная теплоёмкость меди равна 387 Дж/(кг*°C). Чтобы найти начальную температуру, используем уравнение теплового баланса: Q = m * c * ΔT. Подставляем известные значения: 31.2 кДж = 0.2 кг * 387 Дж/(кг*°C) * (T — 20). Преобразуем это уравнение, чтобы найти T.
Совет:
Для более легкого восприятия данной задачи рекомендуется освежить знания о понятии удельной теплоёмкости и уравнении теплового баланса. Также полезно изучить различные значения удельной теплоемкости различных веществ.
Упражнение:
Масса железного стержня составляет 250 г. Количество теплоты, выделившееся при его охлаждении до 25 °С, составило 45 кДж. Известно, что удельная теплоёмкость железа равна 450 Дж/(кг*°C). Определите начальную температуру стержня.