Придумайте 2 задачи по физике на тему «Тепловые явления», чтобы в каждой задаче было не менее двух тепловых явлений. Вместе с «Дано» и решением.

Задача 1. В калориметр с водой массой 200 г при температуре 20 °C опускают нагретый железный цилиндр массой 100 г, имеющий температуру 100 °C. Какая температура установится в калориметре? Теплоёмкостью калориметра пренебречь. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C), железа — 460 Дж/(кг·°C).

Дано:
\( m_1 = 0{,}2 \, \text{кг} \)
\( t_1 = 20 \, ^\circ\text{C} \)
\( c_1 = 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \)
\( m_2 = 0{,}1 \, \text{кг} \)
\( t_2 = 100 \, ^\circ\text{C} \)
\( c_2 = 460 \, \text{Дж/(кг·°C)} \)
\( t \) — ?

Решение:
Вода нагревается: \( Q_1 = c_1 m_1 (t - t_1) \).
Железо остывает: \( Q_2 = c_2 m_2 (t_2 - t) \).
Уравнение теплового баланса: \( Q_1 = Q_2 \).
\[ 4200 \cdot 0{,}2 \cdot (t - 20) = 460 \cdot 0{,}1 \cdot (100 - t) \]
\[ 840 (t - 20) = 46 (100 - t) \]
\[ 840t - 16800 = 4600 - 46t \]
\[ 886t = 21400 \]
\[ t \approx 24{,}2 \, ^\circ\text{C} \]
Ответ: примерно 24 °C.

Задача 2. Сколько льда, взятого при температуре −10 °C, можно расплавить, сообщив ему 340 кДж теплоты? Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда \( 3{,}4 \times 10^5 \) Дж/кг.

Дано:
\( t_1 = -10 \, ^\circ\text{C} \)
\( t_0 = 0 \, ^\circ\text{C} \)
\( Q = 340 \, \text{кДж} = 3{,}4 \times 10^5 \, \text{Дж} \)
\( c = 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)} \)
\( \lambda = 3{,}4 \times 10^5 \, \text{Дж/кг} \)
\( m \) — ?

Решение:
Сначала лёд нагревается до 0 °C: \( Q_1 = c m (t_0 - t_1) \).
Затем плавится: \( Q_2 = \lambda m \).
Общее количество теплоты: \( Q = Q_1 + Q_2 = c m \Delta t + \lambda m = m (c \Delta t + \lambda) \).
\[ m = \frac{Q}{c \Delta t + \lambda} = \frac{3{,}4 \times 10^5}{2100 \cdot 10 + 3{,}4 \times 10^5} = \frac{3{,}4 \times 10^5}{2{,}1 \times 10^4 + 3{,}4 \times 10^5} = \frac{3{,}4 \times 10^5}{3{,}61 \times 10^5} \approx 0{,}94 \, \text{кг} \]
Ответ: примерно 0,94 кг льда.

0 0 Пожаловаться