Question

Решение задач по теме: «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость вещества. Тепловой баланс» Уровень «А» 1) Масса алюминиевой детали 620 г. Во время обработки этой детали температура повысилась от 15°С до 350°С. Какое количество теплоты при этом потребовалось? 2) На сколько градусов охладится 3 кг горячей воды, отдав в окружающее пространство 252 кДж теплоты? 3) Какова масса керосина, если при нагревании его на 30°С затрачивается 315 кДж теплоты? Уровень «B» 1) Смешали 50 л воды при 14ºС и 30 л воды при 70ºС. Определите температуру смеси. 2) Железную деталь массой 3 кг нагрели до температуры 480 ºС, затем её опустили в воду массой 15 кг, при этом установилась температура теплового равновесия, равная 30 ºС. Найдите начальную температуру воды. 3) Стальную деталь, имеющую температуру 20 ºС поместили в горячую воду массой 3 кг, имеющей температуру 50 ºС. В ходе измерений выяснили, что установившаяся температура равна 30 ºС. Найдите массу детали.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Эххх Костя Костя

Answer 2

Давайте решим каждую задачу по порядку:

Уровень "А":

1. Масса алюминиевой детали: m = 620 г = 0.62 кг Изначальная температура: T1 = 15°C Конечная температура: T2 = 350°C Чтобы найти количество теплоты, используем формулу:

Q = m * c * ΔT

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

У алюминия удельная теплоемкость обычно составляет около 0.9 Дж/(г°C) или 900 Дж/(кг°C).

ΔT = T2 - T1 = 350°C - 15°C = 335°C

Q = 0.62 кг * 900 Дж/(кг°C) * 335°C ≈ 186,300 Дж

Ответ: Количество теплоты, потребовавшееся для повышения температуры алюминиевой детали от 15°C до 350°C, составляет примерно 186,300 Дж.

2. Масса воды: m = 3 кг Потеря теплоты: Q = 252 кДж = 252,000 Дж Для нахождения изменения температуры используем ту же формулу:

Q = m * c * ΔT

У воды удельная теплоемкость обычно составляет около 4.18 Дж/(г°C) или 4180 Дж/(кг°C).

ΔT = Q / (m * c) = 252,000 Дж / (3 кг * 4180 Дж/(кг°C)) ≈ 20°C

Ответ: Горячая вода охладится на примерно 20°C, достигнув температуры окружающего пространства.

3. Изначальная температура керосина: T1 = T2 - ΔT = 30°C - 315°C = -285°C

Ответ: Начальная температура керосина была примерно -285°C.

Уровень "B":

1. Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения теплоты:

m1 * c * (Tf - Tm1) = m2 * c * (Tm2 - Tf)

где m1 и m2 - массы воды, c - удельная теплоемкость воды, Tf - температура смеси, Tm1 и Tm2 - начальные температуры соответствующих объемов воды.

m1 = 50 л = 50 кг m2 = 30 л = 30 кг Tm1 = 14ºС Tm2 = 70ºС c = 4.18 Дж/(г°C) или 4180 Дж/(кг°C)

Переведем температуры в градусы Цельсия:

Tm1 = 14ºC Tm2 = 70ºC

Теперь найдем Tf:

50 кг * 4180 Дж/(кг°C) * (Tf - 14ºC) = 30 кг * 4180 Дж/(кг°C) * (70ºC - Tf)

210,000 Дж * (Tf - 14ºC) = 125,400 Дж * (70ºC - Tf)

210,000 Tf - 2,940,000 = 125,400 Tf - 8,778,000

210,000 Tf - 125,400 Tf = 8,778,000 - 2,940,000

84,600 Tf = 5,838,000

Tf ≈ 69.02ºC

Ответ: Температура смеси будет около 69.02ºC.

2. Для решения этой задачи также воспользуемся законом сохранения теплоты:

m1 * c1 * (Tf - Tm1) = m2 * c2 * (Tm2 - Tf)

где m1 - масса железной детали, c1 - удельная теплоемкость железа, Tm1 - начальная температура железной детали, m2 - масса воды, c2 - удельная теплоемкость воды, Tm2 - начальная температура воды.

m1 = 3 кг c1 = около 0.45 Дж/(г°C) или 450 Дж/(кг°C) (удельная теплоемкость железа) Tm1 = 480ºС m2 = 15 кг c2 = 4.18 Дж/(г°C) или 4180 Дж/(кг°C) (удельная теплоемкость воды) Tf = 30ºС

Переведем температуру железа и воды в градусы Цельсия:

Tm1 = 480ºC Tf = 30ºC

Теперь найдем Tm2:

3 кг * 450 Дж/(кг°C) * (30ºC - 480ºC) = 15 кг * 4180 Дж/(кг°C) * (Tm2 - 30ºC)

-204,750 Дж * (Tm2 + 450ºC) = 62,700 Дж * Tm2

-204,750 Tm2 - 92,137,500 = 62,700 Tm2

204,750 Tm2 + 62,700 Tm2 = -92,137,500

267,450 Tm2 = -92,137,500

Tm2 ≈ -344.56ºC

Ответ: Начальная температура