Question

До какой температуры был нагрет железный брусок массой 0,3 кг, если 2 л воды в сосуде, в который был отпущен брусок, нагрелись от 15°C до 20°C? Потерями теплоты пренебречь. ​

Answer 1

Ответ:324°С

Объяснение: см фото

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, можно воспользоваться тепловым балансом. Формула для расчета теплового баланса выглядит следующим образом:

\[ Q = mc\Delta T \]

где: - \( Q \) - тепловая энергия (в джоулях), - \( m \) - масса вещества (в килограммах), - \( c \) - удельная теплоемкость вещества (в джоулях на килограмм на градус Цельсия), - \( \Delta T \) - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Для воды удельная теплоемкость (\( c \)) равна примерно 4,186 Дж/(г·°C) или 4186 Дж/(кг·°C).

Итак, начнем с рассчета тепловой энергии, поглощенной водой:

\[ Q_{\text{воды}} = m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} \]

где: - \( m_{\text{воды}} \) - масса воды, - \( c_{\text{воды}} \) - удельная теплоемкость воды, - \( \Delta T_{\text{воды}} \) - изменение температуры воды.

Теперь мы знаем, что эта тепловая энергия (в Дж) должна равняться тепловой энергии, которую отдал железный брусок:

\[ Q_{\text{бруска}} = m_{\text{бруска}} \cdot c_{\text{железа}} \cdot \Delta T_{\text{бруска}} \]

где: - \( m_{\text{бруска}} \) - масса железного бруска, - \( c_{\text{железа}} \) - удельная теплоемкость железа, - \( \Delta T_{\text{бруска}} \) - изменение температуры железного бруска.

Теперь у нас есть два уравнения, и мы можем использовать их для расчета температуры железного бруска. Объединим уравнения:

\[ m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} = m_{\text{бруска}} \cdot c_{\text{железа}} \cdot \Delta T_{\text{бруска}} \]

Мы знаем, что \( m_{\text{воды}} = 2 \) кг, \( c_{\text{воды}} = 4186 \) Дж/(кг·°C), \( \Delta T_{\text{воды}} = 20 - 15 = 5 \)°C, \( m_{\text{бруска}} = 0,3 \) кг. Теперь нам нужно найти \( c_{\text{железа}} \) и \( \Delta T_{\text{бруска}} \).

Удельная теплоемкость железа (\( c_{\text{железа}} \)) составляет примерно 450 Дж/(кг·°C).

Теперь мы можем решить уравнение для \( \Delta T_{\text{бруска}} \):

\[ 2 \cdot 4186 \cdot 5 = 0,3 \cdot 450 \cdot \Delta T_{\text{бруска}} \]

Решив это уравнение, мы найдем \( \Delta T_{\text{бруска}} \).

\[ \Delta T_{\text{бруска}} = \frac{2 \cdot 4186 \cdot 5}{0,3 \cdot 450} \]

Теперь, зная \( \Delta T_{\text{бруска}} \), мы можем найти конечную температуру железного бруска:

\[ \text{Температура бруска} = \text{Начальная температура воды} + \Delta T_{\text{воды}} \]

\[ \text{Температура бруска} = 15 + \frac{2 \cdot 4186 \cdot 5}{0,3 \cdot 450} \]

Решив эту формулу, вы найдете температуру железного бруска.