Question

Допоможіть будь ласка! це срочно Розв'яжіть задачу Калориметр містив воду масою 200 г за температури 20 ° С. У воду занурили мідну кулю масою 300 г, температура якої 100. С. Питомі теплоємності води та міді дорівнюють відповідно 4200 і 400 Дж/ кг-ºС. Теплообмін з навколишнім середовищем не враховуйте. Яка кінцева температура встановиться в калориметрі?​

Answer 1

Відміть будь ласка як "Найкраща відповідь".

Ответ:

Спочатку визначимо кількість тепла, яку виділить мідна куля при охолодженні з 100 до кінцевої температури Т:

Q = m * c * ΔT, де m - маса кулі, c - її питома теплоємність, ΔT - зміна температури

Q = 0.3 кг * 400 Дж/кг-ºС * (T - 20) ºС

Ця ж кількість тепла буде поглинута водою, що знаходиться в калориметрі:

Q = m * c * ΔT

Q = 0.2 кг * 4200 Дж/кг-ºС * (T - 20) ºС

Отже, ми можемо прирівняти обидві формули для Q:

0.3 * 400 * (T - 20) = 0.2 * 4200 * (T - 20)

Розв'язавши це рівняння, отримаємо:

T = 37.8 ºС

Отже, кінцева температура встановиться на рівні 37.8 ºС.

Answer 2

Для розв'язання цієї задачі можна використовувати закон збереження енергії. Вся енергія, яка витрачається під час процесу, повинна бути збереженою. За формулою:

Q = mcΔT

де Q - теплообмін (в Джоулях), m - маса (в кілограмах), c - питома теплоємність (в Дж/кг·°C), ΔT - зміна температури (в градусах Цельсія).

Спочатку розглянемо теплообмін для води:

Q_вода = m_вода * c_вода * ΔT_вода

Q_вода = 200 г * (4200 Дж/кг·°C) * ΔT_вода

Для міді:

Q_мідь = m_мідь * c_мідь * ΔT_мідь

Q_мідь = 300 г * (400 Дж/кг·°C) * ΔT_мідь

Оскільки енергія в калориметрі залишається незмінною (адже теплообмін з навколишнім середовищем не враховується), сума теплових ефектів води і міді повинна дорівнювати нулю:

Q_вода + Q_мідь = 0

200 г * (4200 Дж/кг·°C) * ΔT_вода + 300 г * (400 Дж/кг·°C) * ΔT_мідь = 0

Тепер можна виразити ΔT_мідь відносно ΔT_вода:

ΔT_мідь = - (200 г * (4200 Дж/кг·°C) * ΔT_вода) / (300 г * (400 Дж/кг·°C))

ΔT_мідь = - (7/3) * ΔT_вода

Тепер знайдемо загальну зміну температури ΔT в калориметрі, яка буде різницею між температурою міді і температурою води:

ΔT = 100°C - 20°C = 80°C

Тепер можемо визначити ΔT_вода:

ΔT_вода = ΔT / (1 + 7/3)

ΔT_вода = 80°C / (1 + 7/3)

ΔT_вода = 80°C / (10/3)

ΔT_вода = 24°C

Отже, температура води після досягнення теплового рівноваги буде:

Температура води = Початкова температура води + ΔT_вода

Температура води = 20°C + 24°C = 44°C

Таким чином, кінцева температура в калориметрі буде 44 градуси Цельсія.