Question

Сколько холодной воды при температуре 20 0С надо долить в кипяток массой 2 кг, чтобы получить воду температурой 40 0С?

Answer 1

Ответ:

Дано:

m1=2 кг

t1=100°C

t2=20°C

t=40°C

m2=? кг

                                                            Решение  

Уравнение теплового баланса  Q1+Q2 =0

где,  Q1 -количество теплоты, отданное горячей водой        

       Q2 -количество теплоты, полученное холодной водой

Q1 =c*m1*(t - t1), где

c - удельная теплоемкость воды

m1 - масса горячей воды

t1 – температура горячей воды

t -температура теплового равновесия  

Q2 =c*V2* ρ ( t - t2), где

m2 - масса холодной воды

t2 – температура холодной воды  

Подставим значение и решим уравнение:    

Q1+Q2 = Q1 =c*m1 *(t - t1)+ c *m2*( t - t2)= 0

Сократим с -  получаем:

m1*(t - t1) + m2*(t - t2)=0

Вычислим из уравнения массу холодной воды m2

m1*(t - t1)+ m2*( t - t2)=0

m2*( t - t2)= -m1*(t - t1)

m2=(-m1*(t - t1))/ ( t - t2)= - 2*( 40 -100) ) / ( 40 - 20)=6

Ответ: массу воды, которую необходимо долить, составляет 6 л.

Объяснение:

Answer 2

Для решения этой задачи можно воспользоваться тепловым балансом. Вода имеет удельную теплоемкость (с) приблизительно 4.18 Дж/(г*°C).

Давайте определим, сколько тепла (Q) нужно передать воде массой 2 кг, чтобы её температура поднялась с 20°C до 40°C. Используем формулу:

Q = масса * удельная теплоемкость * изменение температуры

Q = 2000 г * 4.18 Дж/(г°C) * (40°C - 20°C) = 2000 г * 4.18 Дж/(г°C) * 20°C = 167,200 Дж

Теперь нам нужно определить, сколько тепла (Q) мы получим, добавляя холодную воду. У воды есть удельная теплоемкость, такая же, как и у кипящей воды, и она составляет около 4.18 Дж/(г*°C).

Пусть x - масса холодной воды, которую мы добавим. Тепло, которое мы получим, равно:

Q = x г * 4.18 Дж/(г*°C) * (40°C - 20°C) = 83.6x Дж

Теперь мы можем установить уравнение:

167,200 Дж (тепло, которое нужно передать кипящей воде) = 83.6x Дж (тепло, которое мы получим от холодной воды)

Решим уравнение:

x = 167,200 Дж / 83.6 Дж/г = 2,000 г

Таким образом, чтобы получить воду температурой 40°C, нужно долить 2,000 г (или 2 литра) холодной воды при температуре 20°C в кипяток массой 2 кг.