Вопрос задан 23.01.2025 в 07:45. Предмет Физика. Спрашивает Аникьев Слава.

Какую массу воды, температура которой t1 =90 градусов по Цельсию, нужно влить в воду массой m2 = 7.0 кг, имеющую температуру t2 = 10 градусов по Цельсию, чтобы окончательная температура стала равной: a) t = 20 градусов по Цельсию, б) t = 40 градусов по Цельсию, в) t = 60 градусов по Цельсию.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Бакова Лада.

Для решения этой задачи нужно использовать закон сохранения энергии, а именно — уравнение теплового баланса. Суть заключается в том, что тепло, потерянное горячей водой, равно теплу, полученному холодной водой.

Формула теплового баланса выглядит следующим образом:

m1c(t1−t)=m2c(t−t2)m_1 c (t_1 - t) = m_2 c (t - t_2)

где:

  • m1m_1 — масса горячей воды, которую нужно найти,
  • m2=7m_2 = 7 кг — масса холодной воды,
  • t1=90∘Ct_1 = 90^\circ C — начальная температура горячей воды,
  • t2=10∘Ct_2 = 10^\circ C — начальная температура холодной воды,
  • tt — конечная температура смеси (ее значение будет меняться в зависимости от пункта задачи),
  • cc — удельная теплоемкость воды (примем c=4.18c = 4.18 кДж/(кг·°С)).

Учитывая, что удельная теплоемкость воды одинакова для обеих масс, можно сократить её из уравнения:

m1(t1−t)=m2(t−t2)m_1 (t_1 - t) = m_2 (t - t_2)

Тогда выражение для массы горячей воды m1m_1 примет вид:

m1=m2(t−t2)t1−tm_1 = \frac{m_2 (t - t_2)}{t_1 - t}

Теперь подставим значения для каждого из случаев:

а) Конечная температура t=20∘Ct = 20^\circ C

m1=7⋅(20−10)90−20=7⋅1070=1 кгm_1 = \frac{7 \cdot (20 - 10)}{90 - 20} = \frac{7 \cdot 10}{70} = 1 \, \text{кг}

Для достижения конечной температуры 20°C нужно добавить 1 кг воды, нагретой до 90°C.

б) Конечная температура t=40∘Ct = 40^\circ C

m1=7⋅(40−10)90−40=7⋅3050=4.2 кгm_1 = \frac{7 \cdot (40 - 10)}{90 - 40} = \frac{7 \cdot 30}{50} = 4.2 \, \text{кг}

Для достижения конечной температуры 40°C нужно добавить 4.2 кг воды, нагретой до 90°C.

в) Конечная температура t=60∘Ct = 60^\circ C

m1=7⋅(60−10)90−60=7⋅5030=11.67 кгm_1 = \frac{7 \cdot (60 - 10)}{90 - 60} = \frac{7 \cdot 50}{30} = 11.67 \, \text{кг}

Для достижения конечной температуры 60°C нужно добавить 11.67 кг воды, нагретой до 90°C.

Ответ:

  • а) Для конечной температуры 20°C: m1=1 кгm_1 = 1 \, \text{кг},
  • б) Для конечной температуры 40°C: m1=4.2 кгm_1 = 4.2 \, \text{кг},
  • в) Для конечной температуры 60°C: m1=11.67 кгm_1 = 11.67 \, \text{кг}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос