Вопрос задан 02.02.2026 в 20:40. Предмет Физика. Спрашивает Трофименко Женя.

Твердое тело массой 2 кг нагревают в печи мощностью 2 кВт. За 14 с тело нагрелось до 350 °С. За 28 с тело нагрелось до 400 °С. Определите удельную теплоемкость вещества. 1) 560 2) 280 3) 140 4) 17

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Ханская Диля.

Так как за одинаковые промежутки времени (14 с и ещё 14 с) температура растёт по-разному (сначала на 350°, потом всего на 50°), значит, при нагреве есть теплопотери, которые увеличиваются с температурой. Стандартная модель: потери пропорциональны превышению температуры тела над окружающей средой.

Обозначим превышение температуры над окружающей средой через θ\theta (в градусах, разницы в °C и K одинаковы). Тогда уравнение теплового баланса:

P=mcdθdt+kθ,P = mc\,\frac{d\theta}{dt} + k\theta,

где PP — мощность печи, mm — масса, cc — удельная теплоёмкость, kθk\theta — мощность теплопотерь.

Решение при θ(0)=0\theta(0)=0:

θ(t)=Pk(1et/τ),τ=mck.\theta(t)=\frac{P}{k}\left(1-e^{-t/\tau}\right), \quad \tau=\frac{mc}{k}.

Пусть

A=Pk.A=\frac{P}{k}.

Тогда:

θ(t)=A(1et/τ).\theta(t)=A\left(1-e^{-t/\tau}\right).

По условию:

θ(14)=350,θ(28)=400.\theta(14)=350,\qquad \theta(28)=400.

Введём x=e14/τx=e^{-14/\tau}. Тогда e28/τ=x2e^{-28/\tau}=x^2.

Получаем систему:

350=A(1x),350=A(1-x), 400=A(1x2)=A(1x)(1+x).400=A(1-x^2)=A(1-x)(1+x).

Но A(1x)=350A(1-x)=350, значит:

400=350(1+x)1+x=400350=87x=17.400=350(1+x)\Rightarrow 1+x=\frac{400}{350}=\frac{8}{7}\Rightarrow x=\frac{1}{7}.

Теперь найдём AA:

A=350117=35067=35076=24506408.33.A=\frac{350}{1-\frac{1}{7}}=\frac{350}{\frac{6}{7}}=350\cdot\frac{7}{6}=\frac{2450}{6}\approx 408.33.

Из x=e14/τ=17x=e^{-14/\tau}=\frac{1}{7}:

14τ=ln7τ=14ln77.19 с.\frac{14}{\tau}=\ln 7 \Rightarrow \tau=\frac{14}{\ln 7}\approx 7.19\ \text{с}.

Дальше:

k=PA=2000408.334.90 Вт/°C.k=\frac{P}{A}=\frac{2000}{408.33}\approx 4.90\ \text{Вт/°C}.

И наконец из τ=mck\tau=\frac{mc}{k}:

c=kτm=4.907.19217.6 Дж/(кг\cdotp°C).c=\frac{k\tau}{m}=\frac{4.90\cdot 7.19}{2}\approx 17.6\ \text{Дж/(кг·°C)}.

Округляя до варианта ответа:

c17 Дж/(кг\cdotp°C)c \approx 17\ \text{Дж/(кг·°C)}вариант 4).

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Физика 20.01.2025 23:37 1216 Пряничников Александр

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос