В воду массой 200 г и температурой 14 градусов опустили медный шарик массой 50 г нагретой до 275 градусов.Через некоторое время их общая температура стала равна 20 градусов.

1) какое количество Q1 теплоты водой?
2) какое количество Q2 теплоты медью?
3) одинаковое ли количество теплоты получено водой и отдано медью? 1. Q1<Q2
2.Q1>Q2?

Для того чтобы ответить на вопросы, будем использовать закон сохранения энергии, который утверждает, что количество теплоты, полученное водой, равно количеству теплоты, отданной медью. Однако, нужно будет рассчитать теплоту для каждого объекта отдельно, исходя из их начальных и конечных температур.

1. Какое количество теплоты $Q_1$ водой?

Формула для вычисления количества теплоты:

где:

• $m$ — масса вещества,
• $c$ — удельная теплоёмкость вещества,
• $\Delta T$ — изменение температуры.

Для воды:

• Масса воды $m_1 = 200 \, \text{г} = 0.2 \, \text{кг}$,
• Удельная теплоёмкость воды $c_1 = 4200 \, \text{Дж/кг}^\circ\text{C}$,
• Начальная температура воды $T_{\text{нач}} = 14^\circ\text{C}$,
• Конечная температура воды $T_{\text{кон}} = 20^\circ\text{C}$.

Изменение температуры воды:

Теперь рассчитываем количество теплоты, полученное водой:

Итак, количество теплоты, полученное водой, равно 5040 Дж.

2. Какое количество теплоты $Q_2$ медью?

Для меди:

• Масса меди $m_2 = 50 \, \text{г} = 0.05 \, \text{кг}$,
• Удельная теплоёмкость меди $c_2 = 380 \, \text{Дж/кг}^\circ\text{C}$,
• Начальная температура меди $T_{\text{нач}} = 275^\circ\text{C}$,
• Конечная температура меди $T_{\text{кон}} = 20^\circ\text{C}$.

Изменение температуры меди:

Теперь рассчитываем количество теплоты, отданное медью:

(Отрицательное значение означает, что медь отдала тепло).

Итак, количество теплоты, отданное медью, равно 4830 Дж (по модулю).

3. Одинаковое ли количество теплоты получено водой и отдано медью?

Согласно закону сохранения энергии, теплоту, отданную медью, и теплоту, полученную водой, можно считать равными по величине, но противоположными по знаку. То есть, медь отдала тепло, а вода его получила. Мы видим, что:

• Теплота, полученная водой: $Q_1 = 5040 \, \text{Дж}$,
• Теплота, отданная медью: $Q_2 = 4830 \, \text{Дж}$.

Ответ на вопрос, одинаково ли количество теплоты:

Это означает, что вода получила чуть больше теплоты, чем медь отдала. Почему это так? Вероятно, на практике всегда есть незначительные потери тепла (например, на взаимодействие с окружающей средой или из-за малых погрешностей в расчетах).