Решение задач по физике: Какова масса стальной детали, если при снижении температуры с 800°С до 600°С выделилось

Задача 1:
Мы можем использовать формулу для расчета выделившейся теплоты \( Q = mc\Delta T \), где \( Q \) - теплота, \( m \) - масса, \( c \) - удельная теплоемкость материала, а \( \Delta T \) - изменение температуры.

Данная задача предполагает, что мы знаем выделившуюся теплоту \( Q \), изменение температуры \( \Delta T \) и материал, из которого сделана стальная деталь. Мы должны найти массу \( m \) стальной детали.

Давайте вычислим массу стальной детали.

Мы знаем, что выделилось 184×10³ ДЖ теплоты, поэтому \( Q = 184 \times 10^3 Дж \).
Мы также знаем, что изменение температуры составляет \( \Delta T = 800°С - 600°С = 200°С \).

Удельная теплоемкость стали равна \( c = 450 \, Дж/(кг \cdot \text{°С}) \). Теперь мы можем использовать формулу \( Q = mc\Delta T \), чтобы найти массу стальной детали \( m \).

\[ Q = mc\Delta T \]

Подставляем известные значения:

\[ 184 \times 10^3 = m \times 450 \times 200 \]

Чтобы найти \( m \), необходимо разделить оба выражения на \( 450 \times 200 \), чтобы изолировать \( m \):

\[ m = \frac{184 \times 10^3}{450 \times 200} \]

Теперь давайте вычислим значение:

\[ m = \frac{184 \times 10^3}{90000} \]

\[ m \approx 2.04 \, \text{кг} \]

Таким образом, масса стальной детали составляет приблизительно 2.04 кг.

Задача 2:
Мы можем использовать формулу для расчета теплоты \( Q = mc\Delta T \), где \( Q \) - теплота, \( m \) - масса, \( c \) - удельная теплоемкость материала, а \( \Delta T \) - изменение температуры.

Мы знаем, что объем воды составляет 2 литра, поэтому \( V = 2 \, \text{л} = 2000 \, \text{мл} \).

Мы также знаем, что начальная температура воды составляет 20°С, а конечная температура - точка кипения воды, что составляет 100°С.

Кроме того, масса алюминиевой кастрюли составляет 500 г, поэтому \( m = 500 \, \text{г} = 0.5 \, \text{кг} \).

Удельная теплоемкость воды равна \( c = 4.18 \, \text{кДж/(кг \cdot \text{°С})} \).

Давайте вычислим количество теплоты, необходимое для нагрева воды.

Мы можем использовать формулу \( Q = mc\Delta T \), чтобы найти количество теплоты \( Q \).

В данном случае будет две части, потому что мы должны учесть как нагрев воды, так и алюминиевой кастрюли.

1. Расчет количества теплоты для нагрева воды:

Мы знаем, что начальная температура воды составляет 20°С, а конечная температура - точка кипения воды 100°С. То есть \( \Delta T = 100°С - 20°С = 80°С \).

Теперь мы можем использовать формулу \( Q = mc\Delta T \), чтобы найти количество теплоты \( Q \) для нагрева воды:

\[ Q_1 = mc\Delta T \]

Подставляем известные значения:

\[ Q_1 = 0.5 \times 4.18 \times 80 \]

Вычисляем:

\[ Q_1 \approx 167.2 \, \text{кДж} \]

Получаем, что для нагрева воды требуется около 167.2 кДж теплоты.

2. Расчет количества теплоты для нагрева алюминиевой кастрюли:

Мы знаем, что начальная температура алюминиевой кастрюли составляет 20°С, а конечная температура должна быть 100°С.

Таким образом, \( \Delta T = 100°С - 20°С = 80°С \).

Удельная теплоемкость алюминия \( c = 0.897 \, \text{кДж/(кг \cdot \text{°С})} \).

Теперь мы можем использовать формулу \( Q = mc\Delta T \), чтобы найти количество теплоты \( Q \) для нагрева алюминиевой кастрюли:

\[ Q_2 = mc\Delta T \]

Подставляем известные значения:

\[ Q_2 = 0.5 \times 0.897 \times 80 \]

Вычисляем:

\[ Q_2 \approx 35.88 \, \text{кДж} \]

Таким образом, для нагрева алюминиевой кастрюли требуется около 35.88 кДж теплоты.

Теперь, чтобы найти общее количество теплоты, необходимое для нагрева воды и алюминиевой кастрюли, мы складываем теплоты \( Q_1 \) и \( Q_2 \):

\[ Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 \]

Подставляем известные значения:

\[ Q_{\text{общ}} = 167.2 + 35.88 \]

Вычисляем:

\[ Q_{\text{общ}} \approx 203.08 \, \text{кДж} \]

Таким образом, для нагрева 2 литров воды от 20°С до точки кипения с использованием алюминиевой кастрюли массой 500 г, необходимо приблизительно 203.08 кДж теплоты.

Надеюсь, это понятно и полезно для вас! Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь спрашивать!