Яку масу має алюмінієвий циліндр, який опустили в залізний чайник масою 1.2 кг, де налито 2 л води температури +20℃, та в результаті температура води стала +25℃, нагріваючи циліндр до +125℃?
Яблонька_7664
Для решения данной задачи используем тепловой баланс. Давайте разберем каждый шаг подробно:
1. Найдем тепловую емкость алюминиевого цилиндра. Тепловая емкость (C) вычисляется как произведение массы (m) и удельной теплоемкости вещества (c):
Удельная теплоемкость алюминия , а масса цилиндра не указана в условии задачи. Поэтому невозможно найти точное значение тепловой емкости цилиндра. Мы можем продолжить решение задачи, предполагая, что масса цилиндра равна массе воды, т.е. .
2. Найдем количество теплоты (Q), которое необходимо отдать цилиндру, чтобы нагреть его от исходной температуры (T1) до конечной температуры (T2). Для этого используем следующую формулу:
где .
В данном случае исходная температура воды , конечная температура воды , а тепловая емкость цилиндра равна массе воды (предположение, сделанное на первом шаге).
3. Теперь найдем количество теплоты (Q), которое должно выделиться при нагревании цилиндра от исходной температуры (T1) до конечной температуры (T2). Для этого также используем формулу:
В данном случае исходная температура цилиндра , конечная температура цилиндра , а тепловая емкость цилиндра можно считать равной рассмотренной на первом шаге .
4. Теперь, мы можем приравнять количество теплоты и , так как они равны по величине:
Выразим из этого равенства массу воды, зная что масса цилиндра равна (предположение, сделанное на первом шаге):
где - изменение температуры воды,
- изменение температуры цилиндра.
Отсюда можем выразить массу воды:
5. Подставим известные значения:
Подставим значения и решим уравнение для нахождения :
Получили, что масса воды, которую содержит чайник, составляет приблизительно 5.387 г.
Итак, ответ на задачу: Масса воды в алюминиевом цилиндре, опущенном в железный чайник массой 1.2 кг, составляет приблизительно 5.387 г.
1. Найдем тепловую емкость алюминиевого цилиндра. Тепловая емкость (C) вычисляется как произведение массы (m) и удельной теплоемкости вещества (c):
Удельная теплоемкость алюминия
2. Найдем количество теплоты (Q), которое необходимо отдать цилиндру, чтобы нагреть его от исходной температуры (T1) до конечной температуры (T2). Для этого используем следующую формулу:
где
В данном случае исходная температура воды
3. Теперь найдем количество теплоты (Q), которое должно выделиться при нагревании цилиндра от исходной температуры (T1) до конечной температуры (T2). Для этого также используем формулу:
В данном случае исходная температура цилиндра
4. Теперь, мы можем приравнять количество теплоты
Выразим из этого равенства массу воды, зная что масса цилиндра равна
где
Отсюда можем выразить массу воды:
5. Подставим известные значения:
Подставим значения и решим уравнение для нахождения
Получили, что масса воды, которую содержит чайник, составляет приблизительно 5.387 г.
Итак, ответ на задачу: Масса воды в алюминиевом цилиндре, опущенном в железный чайник массой 1.2 кг, составляет приблизительно 5.387 г.
Знаешь ответ?