Вопрос задан 09.10.2024 в 12:04. Предмет Физика. Спрашивает Тимохин Сергей.

Нагретый камень массой 5 кг, охлаждаясь в воде массой 2 кг на 4 °С, нагревает её на 1 °С. Чему равна удельная теплоёмкость камня? Тепловыми потерями можно пренебречь

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Семёнова Дарья.

Для решения этой задачи будем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что количество теплоты, переданное камнем при его охлаждении, равно количеству теплоты, которое получила вода при нагревании (так как тепловыми потерями можно пренебречь).

Запишем уравнение теплового баланса:

Qкамня=QводыQ_{\text{камня}} = Q_{\text{воды}}

где QкамняQ_{\text{камня}} — количество теплоты, которое отдал камень, а QводыQ_{\text{воды}} — количество теплоты, которое получила вода.

Количество теплоты рассчитывается по формуле:

Q=m⋅c⋅ΔtQ = m \cdot c \cdot \Delta t

где:

  • mm — масса тела (в кг),
  • cc — удельная теплоёмкость вещества (в Дж/кг·°С),
  • Δt\Delta t — изменение температуры (в °С).

Для камня у нас следующие данные:

  • Масса камня mкамня=5 кгm_{\text{камня}} = 5 \, \text{кг},
  • Температура камня уменьшилась на Δtкамня=4 °С\Delta t_{\text{камня}} = 4 \, \text{°С},
  • Удельная теплоёмкость камня cкамняc_{\text{камня}} (неизвестна и её нужно найти).

Количество теплоты, отданное камнем:

Qкамня=mкамня⋅cкамня⋅ΔtкамняQ_{\text{камня}} = m_{\text{камня}} \cdot c_{\text{камня}} \cdot \Delta t_{\text{камня}}

Для воды:

  • Масса воды mводы=2 кгm_{\text{воды}} = 2 \, \text{кг},
  • Температура воды увеличилась на Δtводы=1 °С\Delta t_{\text{воды}} = 1 \, \text{°С},
  • Удельная теплоёмкость воды cводы=4200 Дж/кг\cdotp°Сc_{\text{воды}} = 4200 \, \text{Дж/кг·°С} (известная величина).

Количество теплоты, полученное водой:

Qводы=mводы⋅cводы⋅ΔtводыQ_{\text{воды}} = m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta t_{\text{воды}}

Подставим известные значения:

Qводы=2 кг⋅4200 Дж/кг\cdotp°С⋅1 °С=8400 ДжQ_{\text{воды}} = 2 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/кг·°С} \cdot 1 \, \text{°С} = 8400 \, \text{Дж}

Так как тепловые потери отсутствуют, то:

Qкамня=QводыQ_{\text{камня}} = Q_{\text{воды}} 5 кг⋅cкамня⋅4 °С=8400 Дж5 \, \text{кг} \cdot c_{\text{камня}} \cdot 4 \, \text{°С} = 8400 \, \text{Дж}

Теперь найдем cкамняc_{\text{камня}}:

cкамня=8400 Дж5 кг⋅4 °Сc_{\text{камня}} = \frac{8400 \, \text{Дж}}{5 \, \text{кг} \cdot 4 \, \text{°С}} cкамня=840020=420 Дж/кг\cdotp°Сc_{\text{камня}} = \frac{8400}{20} = 420 \, \text{Дж/кг·°С}

Ответ: удельная теплоёмкость камня равна 420 Дж/кг\cdotp°С420 \, \text{Дж/кг·°С}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос