Вопрос задан 10.02.2025 в 14:11. Предмет Физика. Спрашивает Максимович Святослав.

Два од­но­род­ных ку­би­ка при­ве­ли в теп­ло­вой кон­такт друг с дру­гом (см. рисунок). Пер­вый кубик из­го­тов­лен из цинка, длина его ребра 2 см, а на­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра t1 = 1 °C. Вто­рой кубик из­го­тов­лен из меди, длина его ребра 3 см, а на­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра t2 = 74,2 °C. Пре­не­бре­гая теп­ло­об­ме­ном ку­би­ков с окру­жа­ю­щей средой, най­ди­те тем­пе­ра­ту­ру ку­би­ков после уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го равновесия.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Миронов Егор.

Чтобы решить задачу и найти температуру кубиков после установления теплового равновесия, воспользуемся законом сохранения энергии и формулой для количества теплоты.

Дано:

  1. Первый кубик (цинк):

    • Длина ребра a1=2см=0,02мa_1 = 2 \, \text{см} = 0{,}02 \, \text{м},
    • Начальная температура t1=1Ct_1 = 1^\circ \text{C},
    • Плотность цинка ρ1=7100кг/м3\rho_1 = 7100 \, \text{кг/м}^3,
    • Удельная теплоёмкость цинка c1=390Дж/(кг\cdotp°C)c_1 = 390 \, \text{Дж/(кг·°C)}.
  2. Второй кубик (медь):

    • Длина ребра a2=3см=0,03мa_2 = 3 \, \text{см} = 0{,}03 \, \text{м},
    • Начальная температура t2=74,2Ct_2 = 74{,}2^\circ \text{C},
    • Плотность меди ρ2=8900кг/м3\rho_2 = 8900 \, \text{кг/м}^3,
    • Удельная теплоёмкость меди c2=385Дж/(кг\cdotp°C)c_2 = 385 \, \text{Дж/(кг·°C)}.

Необходимые формулы:

  1. Объём куба: V=a3V = a^3
  2. Масса куба: m=ρVm = \rho \cdot V
  3. Количество теплоты: Q=mcΔtQ = m \cdot c \cdot \Delta t
  4. Условие теплового равновесия:
    Суммарная теплота не меняется, то есть: Qотд+Qприн=0Q_{\text{отд}} + Q_{\text{прин}} = 0 или: m1c1(tt1)+m2c2(tt2)=0,m_1 c_1 (t - t_1) + m_2 c_2 (t - t_2) = 0, где tt — температура теплового равновесия.

Шаги решения:

1. Рассчитаем массы кубиков.

  1. Масса первого кубика (цинк):

    V1=a13=(0,02)3=0,000008м3,V_1 = a_1^3 = (0{,}02)^3 = 0{,}000008 \, \text{м}^3, m1=ρ1V1=71000,000008=0,0568кг.m_1 = \rho_1 \cdot V_1 = 7100 \cdot 0{,}000008 = 0{,}0568 \, \text{кг}.
  2. Масса второго кубика (медь):

    V2=a23=(0,03)3=0,000027м3,V_2 = a_2^3 = (0{,}03)^3 = 0{,}000027 \, \text{м}^3, m2=ρ2V2=89000,000027=0,2403кг.m_2 = \rho_2 \cdot V_2 = 8900 \cdot 0{,}000027 = 0{,}2403 \, \text{кг}.

2. Подставим значения в уравнение теплового баланса.

m1c1(tt1)+m2c2(tt2)=0.m_1 c_1 (t - t_1) + m_2 c_2 (t - t_2) = 0.

Подставляем известные величины:

0,0568390(t1)+0,2403385(t74,2)=0.0{,}0568 \cdot 390 \cdot (t - 1) + 0{,}2403 \cdot 385 \cdot (t - 74{,}2) = 0.

3. Раскроем скобки.

  1. Для первого кубика:

    0,0568390t0,05683901=22,152t22,152.0{,}0568 \cdot 390 \cdot t - 0{,}0568 \cdot 390 \cdot 1 = 22{,}152 \cdot t - 22{,}152.
  2. Для второго кубика:

    0,2403385t0,240338574,2=92,9555t6896,781.0{,}2403 \cdot 385 \cdot t - 0{,}2403 \cdot 385 \cdot 74{,}2 = 92{,}9555 \cdot t - 6896{,}781.

Итоговое уравнение:

22,152t22,152+92,9555t6896,781=0.22{,}152 \cdot t - 22{,}152 + 92{,}9555 \cdot t - 6896{,}781 = 0.

4. Объединим подобные слагаемые.

(22,152+92

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос