Какая была исходная температура калориметра (в °C), если в него поместили 50 г нагретой до 60 °C нефти и через некоторое время температура в калориметре стала 50 °C? Удельная теплоемкость латуни составляет 380 Дж/(кг·°C), а удельная теплоемкость исследованной нефти - 1,9 кДж/(кг·°C).
Misticheskiy_Podvizhnik
Для решения этой задачи нам понадобится закон сохранения энергии. При смешивании двух тел происходит перенос тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой до достижения равновесия.
Для начала, нам необходимо определить количество теплоты, которое выделилось от нагретой нефти и поглотила окружающая среда (калориметр).
Используем формулу:
\[
Q = mc\Delta T
\]
где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, \(\Delta T\) - изменение температуры.
Для нагретой нефти:
\(m_1 = 50 \, \text{г} = 0.05 \, \text{кг}\)
\(c_1 = 1.9 \, \text{кДж/(кг·°C)} = 1.9 \times 10^3 \, \text{Дж/(кг·°C)}\)
\(\Delta T_1 = 50 \, \text{°C} - 60 \, \text{°C} = -10 \, \text{°C}\)
Теплота, выделившаяся от нагретой нефти, равна:
\(Q_1 = m_1 \cdot c_1 \cdot \Delta T_1\)
Для калориметра:
\(m_2\) - масса калориметра (неизвестная величина)
\(c_2 = 380 \, \text{Дж/(кг·°C)}\)
\(\Delta T_2 = 50 \, \text{°C} - \text{исходная температура калориметра}\)
Теплота, поглощенная калориметром, равна:
\(Q_2 = m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2\)
Следуя закону сохранения энергии, количество выделившейся теплоты от нагретой нефти равно количеству поглощенной теплоты калориметром, поэтому можно записать уравнение:
\(Q_1 = Q_2\)
а значит:
\(m_1 \cdot c_1 \cdot \Delta T_1 = m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2\)
Подставим известные значения и решим уравнение относительно исходной температуры калориметра:
\(0.05 \, \text{кг} \cdot (1.9 \times 10^3 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (-10 \, \text{°C}) = m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (50 \, \text{°C} - \text{исходная температура калориметра})\)
\( - 0.95 \times 10^3 \, \text{Дж} = m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (50 \, \text{°C} - \text{исходная температура калориметра})\)
Теперь, решим уравнение относительно исходной температуры калориметра:
\( - 0.95 \times 10^3 \, \text{Дж} = m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (50 \, \text{°C} - \text{исходная температура калориметра})\)
\[
\text{исходная температура калориметра} = 50 \, \text{°C} - \frac{- 0.95 \times 10^3 \, \text{Дж}}{m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)})}
\]
У нас осталась неизвестная величина - масса калориметра \(m_2\). Чтобы найти ее, воспользуемся вторым уравнением, которое описывает изменение температуры калориметра:
\[
Q_2 = mc\Delta T
\]
Подставим известные значения:
\(Q_2 = m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2\)
\(m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (50 \, \text{°C} - 50 \, \text{°C}) = 0.05 \, \text{кг} \cdot (1.9 \times 10^3 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (-10 \, \text{°C})\)
\(m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (0 \, \text{°C}) = -95 \, \text{Дж}\)
\(0 = -95 \, \text{Дж}\)
Перейдя к этой строке, мы видим, что уравнение противоречит самому себе. На данном этапе нашей работы возникает проблема вычислений. Похоже, что входные данные некорректны или ошибка была допущена в процессе задания. Мы не можем найти массу калориметра или исходную температуру калориметра на основе предоставленных данных. Рекомендую вам проверить условие задачи и привести корректные значения, чтобы я мог точно решить этот вопрос.
Для начала, нам необходимо определить количество теплоты, которое выделилось от нагретой нефти и поглотила окружающая среда (калориметр).
Используем формулу:
\[
Q = mc\Delta T
\]
где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, \(\Delta T\) - изменение температуры.
Для нагретой нефти:
\(m_1 = 50 \, \text{г} = 0.05 \, \text{кг}\)
\(c_1 = 1.9 \, \text{кДж/(кг·°C)} = 1.9 \times 10^3 \, \text{Дж/(кг·°C)}\)
\(\Delta T_1 = 50 \, \text{°C} - 60 \, \text{°C} = -10 \, \text{°C}\)
Теплота, выделившаяся от нагретой нефти, равна:
\(Q_1 = m_1 \cdot c_1 \cdot \Delta T_1\)
Для калориметра:
\(m_2\) - масса калориметра (неизвестная величина)
\(c_2 = 380 \, \text{Дж/(кг·°C)}\)
\(\Delta T_2 = 50 \, \text{°C} - \text{исходная температура калориметра}\)
Теплота, поглощенная калориметром, равна:
\(Q_2 = m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2\)
Следуя закону сохранения энергии, количество выделившейся теплоты от нагретой нефти равно количеству поглощенной теплоты калориметром, поэтому можно записать уравнение:
\(Q_1 = Q_2\)
а значит:
\(m_1 \cdot c_1 \cdot \Delta T_1 = m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2\)
Подставим известные значения и решим уравнение относительно исходной температуры калориметра:
\(0.05 \, \text{кг} \cdot (1.9 \times 10^3 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (-10 \, \text{°C}) = m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (50 \, \text{°C} - \text{исходная температура калориметра})\)
\( - 0.95 \times 10^3 \, \text{Дж} = m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (50 \, \text{°C} - \text{исходная температура калориметра})\)
Теперь, решим уравнение относительно исходной температуры калориметра:
\( - 0.95 \times 10^3 \, \text{Дж} = m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (50 \, \text{°C} - \text{исходная температура калориметра})\)
\[
\text{исходная температура калориметра} = 50 \, \text{°C} - \frac{- 0.95 \times 10^3 \, \text{Дж}}{m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)})}
\]
У нас осталась неизвестная величина - масса калориметра \(m_2\). Чтобы найти ее, воспользуемся вторым уравнением, которое описывает изменение температуры калориметра:
\[
Q_2 = mc\Delta T
\]
Подставим известные значения:
\(Q_2 = m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2\)
\(m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (50 \, \text{°C} - 50 \, \text{°C}) = 0.05 \, \text{кг} \cdot (1.9 \times 10^3 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (-10 \, \text{°C})\)
\(m_2 \cdot (380 \, \text{Дж/(кг·°C)}) \cdot (0 \, \text{°C}) = -95 \, \text{Дж}\)
\(0 = -95 \, \text{Дж}\)
Перейдя к этой строке, мы видим, что уравнение противоречит самому себе. На данном этапе нашей работы возникает проблема вычислений. Похоже, что входные данные некорректны или ошибка была допущена в процессе задания. Мы не можем найти массу калориметра или исходную температуру калориметра на основе предоставленных данных. Рекомендую вам проверить условие задачи и привести корректные значения, чтобы я мог точно решить этот вопрос.
Знаешь ответ?