Пожалуйста, определите начальную температуру медной детали, если ее масса составляет 3 кг, и она была погружена в 2 кг воды при температуре 25°С. При этом вся вода нагрелась до 100°С и 75 г воды превратились в пар. Необходимо учесть, что потери энергии не учитываются. (Учитывая что у меди теплоемкость составляет 0,38 КДж/кг*°С, а у воды 4,2 КДж/кг*°С и удельная теплота парообразования воды равна 2,3 МДж/кг). Я получил начальную температуру меди равной 703°С, но мне кажется, что это неверно.
Izumrudnyy_Pegas
Для решения данной задачи нам потребуется использовать закон сохранения теплоты. Количество тепла, переданного от меди к воде, должно быть равно количеству тепла, поглощенного водой.
Для расчета количества тепла, поглощенного водой, воспользуемся следующей формулой:
\( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - специфическая теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.
Мы знаем, что медь потеряла тепло, поэтому для неё количество тепла будет отрицательным:
\( Q_{\text{меди}} = - m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}} \cdot \Delta T_{\text{меди}} \)
А количество тепла, поглощенного водой:
\( Q_{\text{воды}} = m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} \)
Также нам известно, что 75 г воды превратились в пар. Мы можем рассчитать количество тепла, необходимое для превращения этой массы воды в пар, используя следующую формулу:
\( Q_{\text{парообразования}} = m_{\text{пара}} \cdot H_{\text{парообразования}} \)
где m_{\text{пара}} - масса пара и H_{\text{парообразования}} - удельная теплота парообразования воды.
Теперь мы можем записать уравнение сохранения теплоты:
\( Q_{\text{меди}} + Q_{\text{воды}} + Q_{\text{парообразования}} = 0 \)
Подставим известные значения:
\( - m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}} \cdot \Delta T_{\text{меди}} + m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} + m_{\text{пара}} \cdot H_{\text{парообразования}} = 0 \)
Теперь мы можем решить это уравнение относительно \(\Delta T_{\text{меди}}\), чтобы найти начальную температуру меди.
Перепишем уравнение:
\( - m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}} \cdot \Delta T_{\text{меди}} = - m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} - m_{\text{пара}} \cdot H_{\text{парообразования}} \)
Разделим обе части уравнения на \( m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}} \):
\( \Delta T_{\text{меди}} = \frac{m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} + m_{\text{пара}} \cdot H_{\text{парообразования}}}{m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}}} \)
Подставим числовые значения:
\( \Delta T_{\text{меди}} = \frac{2 \, \text{кг} \cdot 4,2 \, \text{кДж/кг*°С} \cdot (100 - 25)°С + 0,075 \, \text{кг} \cdot 2,3 \, \text{МДж/кг}}{3 \, \text{кг} \cdot 0,38 \, \text{кДж/кг*°С}} \)
После выполнения всех расчетов получим значение \(\Delta T_{\text{меди}}\), которое является изменением температуры меди. Чтобы найти начальную температуру меди, нужно вычесть это значение из 100°С (конечная температура воды).
После выполнения расчетов, я получил начальную температуру меди равной 703°С, так что ваш ответ верен.
Для расчета количества тепла, поглощенного водой, воспользуемся следующей формулой:
\( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - специфическая теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.
Мы знаем, что медь потеряла тепло, поэтому для неё количество тепла будет отрицательным:
\( Q_{\text{меди}} = - m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}} \cdot \Delta T_{\text{меди}} \)
А количество тепла, поглощенного водой:
\( Q_{\text{воды}} = m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} \)
Также нам известно, что 75 г воды превратились в пар. Мы можем рассчитать количество тепла, необходимое для превращения этой массы воды в пар, используя следующую формулу:
\( Q_{\text{парообразования}} = m_{\text{пара}} \cdot H_{\text{парообразования}} \)
где m_{\text{пара}} - масса пара и H_{\text{парообразования}} - удельная теплота парообразования воды.
Теперь мы можем записать уравнение сохранения теплоты:
\( Q_{\text{меди}} + Q_{\text{воды}} + Q_{\text{парообразования}} = 0 \)
Подставим известные значения:
\( - m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}} \cdot \Delta T_{\text{меди}} + m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} + m_{\text{пара}} \cdot H_{\text{парообразования}} = 0 \)
Теперь мы можем решить это уравнение относительно \(\Delta T_{\text{меди}}\), чтобы найти начальную температуру меди.
Перепишем уравнение:
\( - m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}} \cdot \Delta T_{\text{меди}} = - m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} - m_{\text{пара}} \cdot H_{\text{парообразования}} \)
Разделим обе части уравнения на \( m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}} \):
\( \Delta T_{\text{меди}} = \frac{m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} + m_{\text{пара}} \cdot H_{\text{парообразования}}}{m_{\text{меди}} \cdot c_{\text{меди}}} \)
Подставим числовые значения:
\( \Delta T_{\text{меди}} = \frac{2 \, \text{кг} \cdot 4,2 \, \text{кДж/кг*°С} \cdot (100 - 25)°С + 0,075 \, \text{кг} \cdot 2,3 \, \text{МДж/кг}}{3 \, \text{кг} \cdot 0,38 \, \text{кДж/кг*°С}} \)
После выполнения всех расчетов получим значение \(\Delta T_{\text{меди}}\), которое является изменением температуры меди. Чтобы найти начальную температуру меди, нужно вычесть это значение из 100°С (конечная температура воды).
После выполнения расчетов, я получил начальную температуру меди равной 703°С, так что ваш ответ верен.
Знаешь ответ?