Вопрос задан 20.01.2024 в 16:15. Предмет Физика. Спрашивает Сидоров Вова.

В железном калориметре массой 100 г находится 500 г воды при температуре 15°С. В калориметр бросают свинец и алюминий общей массой 150г и температурой 100°С. В результате температура поднимается до 17⁰С. определите массы свинца и алюминий. Удельная теплоёмкость: Железо:460Дж/(кг*°С), вода 4200Дж/(кг*°С), свинец 140Дж/(кг*°С), алюминий 920Дж/(кг*°С)​

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Вдовиченко Алексей.

Эта задача решается с использованием закона сохранения энергии, который в данном случае гласит, что количество теплоты, отданное более горячими телами (свинцом и алюминием), равно количеству теплоты, полученному более холодными телами (водой и железом калориметра).

Обозначим массу свинца как mPbm_{Pb}, а массу алюминия как mAlm_{Al}. Из условия известно, что mPb+mAl=150m_{Pb} + m_{Al} = 150 г.

Тепло, отдаваемое свинцом и алюминием, равно теплу, получаемому водой и железом:

Qотд=QполучQ_{отд} = Q_{получ}

Теплота, отданная каждым из металлов, рассчитывается по формуле:

Q=mcΔTQ = mc\Delta T

где mm — масса тела, cc — удельная теплоемкость, ΔT\Delta T — изменение температуры. Следовательно, для свинца и алюминия:

QPb=mPbcPb(TначTкон)Q_{Pb} = m_{Pb} \cdot c_{Pb} \cdot (T_{нач} - T_{кон}) QAl=mAlcAl(TначTкон)Q_{Al} = m_{Al} \cdot c_{Al} \cdot (T_{нач} - T_{кон})

где cPbc_{Pb} и cAlc_{Al} — удельные теплоемкости свинца и алюминия, соответственно, TначT_{нач} — начальная температура металлов (100°C), а TконT_{кон} — конечная температура системы (17°C).

Теплота, полученная водой и железом, также рассчитывается по той же формуле:

Qвода=mводаcвода(TконTнач)Q_{вода} = m_{вода} \cdot c_{вода} \cdot (T_{кон} - T_{нач}) Qжелезо=mжелезоcжелезо(TконTнач)Q_{железо} = m_{железо} \cdot c_{железо} \cdot (T_{кон} - T_{нач})

где mводаm_{вода} и mжелезоm_{железо} — массы воды и железа, cводаc_{вода} и cжелезоc_{железо} — их удельные теплоемкости, TначT_{нач} — начальная температура воды и железа (15°C), а TконT_{кон} — конечная температура системы (17°C).

Суммарное количество теплоты, отданное свинцом и алюминием, должно быть равно суммарному количеству теплоты, полученному водой и железом:

mPbcPb(100°C17°C)+mAlcAl(100°C17°C)=mводаcвода(17°C15°C)+mжелезоcжелезо(17°C15°C)m_{Pb} \cdot c_{Pb} \cdot (100°C - 17°C) + m_{Al} \cdot c_{Al} \cdot (100°C - 17°C) = m_{вода} \cdot c_{вода} \cdot (17°C - 15°C) + m_{железо} \cdot c_{железо} \cdot (17°C - 15°C)

Подставим известные значения удельных теплоемкостей и масс, а затем решим полученное уравнение относительно mPbm_{Pb} и mAlm_{Al}, учитывая, что mPb+mAl=150m_{Pb} + m_{Al} = 150 г.

Давайте проведем расчеты.

Решение уравнения показывает, что масса свинца mPbm_{Pb} составляет приблизительно 110.63 грамма. Теперь мы можем найти массу алюминия, вычитая массу свинца из общей массы металлов:

mAl=150г110.63г=39.37гm_{Al} = 150 г - 110.63 г = 39.37 г

Таким образом, масса свинца составляет примерно 110.63 грамма, а масса алюминия — около 39.37 граммов. ​

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос