Срочно, пожалуйста помогите. Физика Стеклянный кубик массой m = 100 г и температурой t = 20 ◦C поместили в калориметр, где находилось M = 200 г воды при температуре T = 10 ◦C. Найти температуру воды после установления теплового равновесия

Для решения этой задачи мы используем принцип сохранения энергии. Когда стеклянный кубик помещают в воду, начинается процесс теплообмена, в результате которого система (кубик и вода) стремится достичь теплового равновесия. В итоге, энергия, отданная более теплым телом (кубиком), равна энергии, полученной более холодным телом (водой).

Формулы, которые мы будем использовать:

1. $Q = mc\Delta T$, где $Q$ – количество теплоты, $m$ – масса тела, $c$ – удельная теплоемкость, и $\Delta T$ – изменение температуры.
2. $Q_1 = Q_2$, где $Q_1$ – теплота, отданная кубиком, и $Q_2$ – теплота, полученная водой.

Известно, что масса кубика $m = 100$ г, начальная температура кубика $t = 20$ °C, масса воды $M = 200$ г, и начальная температура воды $T = 10$ °C. Нам нужно найти конечную температуру воды после установления теплового равновесия.

Сначала найдем удельные теплоемкости стекла и воды. Обычно удельная теплоемкость стекла составляет около $0.84$ Дж/(г·°C), а удельная теплоемкость воды – $4.18$ Дж/(г·°C).

Теперь можем записать уравнения для теплоты, отданной кубиком и полученной водой:

1. $Q_1 = m_{куб} \cdot c_{стекло} \cdot (t_{начальная} - t_{конечная})$
2. $Q_2 = M_{вода} \cdot c_{вода} \cdot (t_{конечная} - T_{начальная})$

Так как $Q_1 = Q_2$, можно установить равенство: $100 \cdot 0.84 \cdot (20 - t_{конечная}) = 200 \cdot 4.18 \cdot (t_{конечная} - 10)$

Решим это уравнение для $t_{конечная}$:

$84 \cdot (20 - t_{конечная}) = 836 \cdot (t_{конечная} - 10)$ $1680 - 84t_{конечная} = 836t_{конечная} - 8360$ $920t_{конечная} = 10040$ $t_{конечная} = \frac{10040}{920}$

Вычислим $t_{конечная}$.

Конечная температура воды после установления теплового равновесия будет примерно $10.91$ °C. Это означает, что в результате теплообмена между стеклянным кубиком и водой, температура воды немного повысится с $10$ °C до около $10.91$ °C. ​​