Вопрос задан 11.04.2025 в 06:17. Предмет Физика. Спрашивает Сибирёва Мария.

Для получения цементного раствора обьемом 1м3 , смешали цемент массой 240 кг при температуре 5 градусов Цельсия , песок массой 1500 кг при температуре 5 градусов Цельсия и воду обьемом 300 л при температуре 40 градусов Цельсия . Определите температуру раствора . Напишите с решением т.е формула порядок действий и тд

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Батурин Данил.

Для того чтобы определить температуру цементного раствора, нужно учитывать, что при смешивании материалов происходит теплообмен между ними. Тепло от воды, нагретой до 40°C, будет передаваться в цемент и песок, температура которых равна 5°C. Кроме того, процесс гидратации цемента также сопровождается выделением тепла. Однако в этом вопросе нас просят рассчитать температуру раствора без учета тепла, выделяющегося в процессе химической реакции. Таким образом, можно сосредоточиться на теплообмене между компонентами раствора.

Исходные данные:

  • Масса цемента mцем=240кгm_{\text{цем}} = 240 \, \text{кг},
  • Температура цемента Tцем=5CT_{\text{цем}} = 5^\circ \text{C},
  • Масса песка mпес=1500кгm_{\text{пес}} = 1500 \, \text{кг},
  • Температура песка Tпес=5CT_{\text{пес}} = 5^\circ \text{C},
  • Объем воды Vвода=300л=300кгV_{\text{вода}} = 300 \, \text{л} = 300 \, \text{кг} (при плотности воды 1 кг/л),
  • Температура воды Tвода=40CT_{\text{вода}} = 40^\circ \text{C}.

Для расчета температуры раствора будем использовать принцип сохранения энергии, то есть количество тепла, которое теряют более горячие компоненты (вода), должно быть равно количеству тепла, которое получают более холодные компоненты (цемент и песок).

Шаги решения:

  1. Определим удельные теплоёмкости всех материалов:

    • Удельная теплоёмкость цемента cцем0.84кДж/кг\cdotp°Cc_{\text{цем}} \approx 0.84 \, \text{кДж/кг·°C},
    • Удельная теплоёмкость песка cпес0.8кДж/кг\cdotp°Cc_{\text{пес}} \approx 0.8 \, \text{кДж/кг·°C},
    • Удельная теплоёмкость воды cвода=4.18кДж/кг\cdotp°Cc_{\text{вода}} = 4.18 \, \text{кДж/кг·°C}.
  2. Запишем уравнение сохранения тепла:

Общее количество тепла, которое теряет горячая вода:

Qвода=mводаcвода(TводаTраствор)Q_{\text{вода}} = m_{\text{вода}} \cdot c_{\text{вода}} \cdot (T_{\text{вода}} - T_{\text{раствор}})

Общее количество тепла, которое получают цемент и песок:

Qцем=mцемcцем(TрастворTцем)Q_{\text{цем}} = m_{\text{цем}} \cdot c_{\text{цем}} \cdot (T_{\text{раствор}} - T_{\text{цем}}) Qпес=mпесcпес(TрастворTпес)Q_{\text{пес}} = m_{\text{пес}} \cdot c_{\text{пес}} \cdot (T_{\text{раствор}} - T_{\text{пес}})

Поскольку процесс теплообмена происходит без потерь, суммарное тепло, потерянное водой, равно суммарному теплу, полученному цементом и песком:

mводаcвода(TводаTраствор)=mцемcцем(TрастворTцем)+mпесcпес(TрастворTпес)m_{\text{вода}} \cdot c_{\text{вода}} \cdot (T_{\text{вода}} - T_{\text{раствор}}) = m_{\text{цем}} \cdot c_{\text{цем}} \cdot (T_{\text{раствор}} - T_{\text{цем}}) + m_{\text{пес}} \cdot c_{\text{пес}} \cdot (T_{\text{раствор}} - T_{\text{пес}})
  1. Подставим известные значения:
3004.18(40Tраствор)=2400.84(Tраствор5)+15000.8(Tраствор5)300 \cdot 4.18 \cdot (40 - T_{\text{раствор}}) = 240 \cdot 0.84 \cdot (T_{\text{раствор}} - 5) + 1500 \cdot 0.8 \cdot (T_{\text{раствор}} - 5)
  1. Упростим уравнение:
1254(40Tраствор)=201.6(Tраствор5)+1200(Tраствор5)1254 \cdot (40 - T_{\text{раствор}}) = 201.6 \cdot (T_{\text{раствор}} - 5) + 1200 \cdot (T_{\text{раствор}} - 5) 1254(40Tраствор)=(201.6+1200)(Tраствор5)1254 \cdot (40 - T_{\text{раствор}}) = (201.6 + 1200) \cdot (T_{\text{раствор}} - 5) 1254(40Tраствор)=1401.6(Tраствор5)1254 \cdot (40 - T_{\text{раствор}}) = 1401.6 \cdot (T_{\text{раствор}} - 5)

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос