Question

Нагретую стальную деталь массой 1,4 кг опустили в 2кг воды при температуре 7градусов, в результате чего температура воды повысилась до 17 градусов Какова была температура детали? Теплоемкость посуды 1008 кДж/К. До какой температуры была нагрета деталь?. Изобразить графически в координатах t температура и Q все процессы которые произошли в теплообмене

Answer 1

Ответ:

1) энергия, поглощенная водой 2кг*10С*4200Дж/кгС=84000Дж

2) насколько изменилась температура железяки 84000Дж/(1,4кг*462Дж/кгС) =130С

3) начальная температура 7+130=137С

Объяснение:

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать законы сохранения энергии и теплового баланса.

Пусть T_d - начальная температура детали (в градусах Цельсия), T_w - начальная температура воды (7°C), T_fw - конечная температура воды (17°C).

Сначала определим, сколько тепла передалось от нагретой стальной детали к воде, используя формулу:

Q_деталь = m_деталь * c_деталь * (T_fw - T_d),

где m_деталь - масса детали (1.4 кг), c_деталь - удельная теплоемкость стали (обычно около 450 Дж/кг°C).

Аналогично, определим, сколько тепла поглотила вода:

Q_вода = m_вода * c_вода * (T_fw - T_w),

где m_вода - масса воды (2 кг), c_вода - удельная теплоемкость воды (4186 Дж/кг°C).

Также часть тепла ушла в нагревание посуды:

Q_посуда = m_посуда * c_посуда * (T_fw - T_w),

где m_посуда - масса посуды, c_посуда - удельная теплоемкость посуды (1008 кДж/К).

С учетом закона сохранения энергии (теплового баланса) сумма всех тепловых эффектов равна нулю:

Q_деталь + Q_вода + Q_посуда = 0.

Подставляем выражения для Q_деталь, Q_вода и Q_посуда, и решаем уравнение относительно T_d:

m_деталь * c_деталь * (T_fw - T_d) + m_вода * c_вода * (T_fw - T_w) + m_посуда * c_посуда * (T_fw - T_w) = 0.

Подставляем известные значения и решаем уравнение.

Теперь мы можем найти температуру детали до нагрева, пользуясь температурой воды:

Q_до_нагрева = m_деталь * c_деталь * (T_d - T_w).

Подставляем известные значения для Q_до_нагрева и решаем уравнение относительно T_d.

Чтобы изобразить все процессы на графике, нужно построить графики зависимости теплоты от времени для каждого процесса (нагревание детали, нагревание воды, нагревание посуды). Графики будут иметь разный наклон и точку пересечения в той точке, где тепловой баланс соблюдается (когда все процессы в сумме дают ноль).

Обратите внимание, что для построения графиков нам необходимо знать зависимость теплоемкости от температуры для каждого материала (стали, воды, посуды), что может быть достаточно сложным, так как теплоемкость может меняться с температурой.