Вопрос задан 18.03.2025 в 15:28. Предмет Физика. Спрашивает Кухтин Андрей.

В калориметр, содержащий 200 г воды при температуре 89 °С, опустили стальную чайную ложку массой 25 г, лежавшую до этого на столе в комнате. После установления теплового равновесия вода в калориметре охладилась до 88 °С. Пренебрегая потерями теплоты и теплоёмкостью калориметра, определите, чему была равна температура ложки до её опускания в калориметр.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Андрияшкина Алёна.

Для решения задачи применим закон сохранения энергии, согласно которому количество теплоты, отданное водой, равно количеству теплоты, полученному ложкой. В данном случае пренебрегаем потерями теплоты и теплоёмкостью калориметра.

Дано:

  • Масса воды m1=200 г=0.2 кгm_1 = 200 \, \text{г} = 0.2 \, \text{кг},
  • Температура воды до теплового равновесия t1=89∘Ct_1 = 89^\circ \text{C},
  • Температура воды после теплового равновесия tравн=88∘Ct_{\text{равн}} = 88^\circ \text{C},
  • Масса ложки m2=25 г=0.025 кгm_2 = 25 \, \text{г} = 0.025 \, \text{кг},
  • Удельная теплоёмкость воды c1=4200 Джкг⋅°Cc_1 = 4200 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}},
  • Удельная теплоёмкость стали c2=460 Джкг⋅°Cc_2 = 460 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}.

Решение:

Количество теплоты, отданное водой, определяется формулой:

Q1=m1⋅c1⋅(t1−tравн).Q_1 = m_1 \cdot c_1 \cdot (t_1 - t_{\text{равн}}).

Количество теплоты, полученное ложкой, определяется формулой:

Q2=m2⋅c2⋅(tравн−t2),Q_2 = m_2 \cdot c_2 \cdot (t_{\text{равн}} - t_2),

где t2t_2 — температура ложки до её опускания в калориметр.

Так как Q1=Q2Q_1 = Q_2, приравниваем выражения:

m1⋅c1⋅(t1−tравн)=m2⋅c2⋅(tравн−t2).m_1 \cdot c_1 \cdot (t_1 - t_{\text{равн}}) = m_2 \cdot c_2 \cdot (t_{\text{равн}} - t_2).

Подставляем известные значения:

0.2⋅4200⋅(89−88)=0.025⋅460⋅(88−t2).0.2 \cdot 4200 \cdot (89 - 88) = 0.025 \cdot 460 \cdot (88 - t_2).

Рассчитаем левую часть:

0.2⋅4200⋅1=840 Дж.0.2 \cdot 4200 \cdot 1 = 840 \, \text{Дж}.

Подставляем:

840=0.025⋅460⋅(88−t2).840 = 0.025 \cdot 460 \cdot (88 - t_2).

Вычислим произведение:

840=11.5⋅(88−t2).840 = 11.5 \cdot (88 - t_2).

Разделим обе части на 11.5:

84011.5=88−t2.\frac{840}{11.5} = 88 - t_2.

Выполним деление:

t2=88−84011.5.t_2 = 88 - \frac{840}{11.5}. t2=88−73.04.t_2 = 88 - 73.04. t2≈14.96∘C.t_2 \approx 14.96^\circ \text{C}.

Ответ:

Температура ложки до её опускания в калориметр была приблизительно 14.96∘C14.96^\circ \text{C}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос