Цилиндр из меди массой 200 г был помещен в калориметр с содержимым влажного снега при температуре 300 °C. После

Чтобы решить данную задачу, нам потребуется использовать две основные концепции — теплоемкость и теплопередача.

Теплоемкость (символ \(C\)) — это количество теплоты, которое необходимо передать телу, чтобы его температура поднялась на 1 градус Цельсия. В нашем случае, будет уместно использовать теплоемкость калориметра (\(C_{кал}\)) и теплоемкость воды (\(C_{воды}\)).

Теплопередача в данной задаче будет происходить от цилиндра до снега в калориметре. Этот процесс можно описать с помощью формулы теплопередачи:

\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]

где \(Q\) — это количество теплоты, \(m\) — масса тела, \(c\) — теплоемкость материала, а \(Delta T\) представляет разницу в температуре.

Начнем с расчета количества переданной теплоты от цилиндра до калориметра. Поскольку достигнуто тепловое равновесие, температура цилиндра и снега станет одинаковой. Таким образом, разница в температуре (\(\Delta T\)) равна нулю.

Теперь составим уравнение, используя формулу теплопередачи:

\[m_{цил} \cdot c_{меди} \cdot \Delta T = (m_{кал} \cdot c_{кал} + m_{воды} \cdot c_{воды}) \cdot \Delta T\]

Преобразуем уравнение, чтобы выразить массу воды (\(m_{воды}\)):

\[m_{воды} = \frac{{m_{цил} \cdot c_{меди}}}{{c_{воды}}} \cdot \frac{{\Delta T}}{{\Delta T}} - m_{кал} \cdot c_{кал}\]

Вставим числовые значения и рассчитаем массу воды:

\[m_{воды} = \frac{{200 \, г \cdot 0.39}}{4.18} \cdot \frac{300 - 0}{0 - 300} - 150 \, г \cdot 1 \, кГ / г \cdot 4.18 \, Дж / град\]

\[m_{воды} = \frac{{78}}{4.18} \cdot 150 \, г\]

\[m_{воды} \approx 289 \, г\]

Таким образом, масса воды в калориметре составляет около 289 граммов.

Это подробное решение, которое позволяет понять, как рассчитать массу воды в калориметре при достижении теплового равновесия. Обратите внимание, что теплоемкости используются для разных веществ, и этот фактор важен при расчете.