Question

У воду масою 600 г, температура якої 10°С, опустили металеву деталь масою 2 кг. Температура води підвищилась до 31°С. З якого металу зроблена деталь, якщо її початкова температура 100°С?​

Answer 1

Кінцева температура води 10 + 25,5 = 35,5°С

При зануренні деталі в воду їх температури вирівнялися, то кінцева температура деталі теж стала 35,5°с.

2) припустимо, що втрати тепла в навколишнє середовище відсутня, тоді кількість тепла, віддане деталлю, дорівнює кількості тепла, придбаного водою, тому можемо записати:

с (в) * m (в) * Δt(в) = c(д) * m (д) * Δ t (д)

де:

с (в) і с(д) - відповідно теплоємності води і матеріалу, з якого виготовлена деталь. с (в) = 4200 Дж / (кг*град)

m (в) і m(д) - відповідно маси води і деталі. m (в) = 0,6 кг,

m (l) = 2 кг

Знаходимо звідси теплоємність матеріалу деталі:

с (д) = С (в)*m (в) * Δ t(в) / m (д)*Δ t (д)= 0,6*4200*25,5/(2*64,5) = 498дж / (кг*град)

Швидше за все це сталь, за довідником теплоємність сталі дорівнює 500 Дж/(кг*град)

Answer 2

Для вирішення цієї задачі можна використовувати закон збереження енергії.

Відомо, що металева деталь була розміщена в холодній воді та нагрілася до температури 31°C. Це означає, що вода надала енергію деталі і нагріла її.

Енергія, яку надала вода, може бути обчислена за допомогою формули:

Q = mcΔT,

де: Q - кількість тепла (в джоулях), m - маса води (в кілограмах), c - специфічна теплоємність води (приблизно 4.18 Дж/г°C), ΔT - зміна температури (в градусах Цельсія).

Спочатку розрахуємо кількість тепла, яку надала вода:

m_води = 600 г = 0.6 кг, ΔT_води = 31°C - 10°C = 21°C.

Q_води = (0.6 кг) * (4.18 Дж/г°C) * (21°C) = 52.884 Дж.

Тепер ми знаємо, що вода передала деталі 52.884 Дж енергії. Металева деталь була розміщена в холодній воді при 10°C і нагрілася до 31°C. З цього можемо зробити висновок, що металова деталь відібрала таку ж кількість тепла від води.

Тепер ми можемо визначити, який метал був використаний в деталі, використовуючи формулу для обчислення кількості тепла:

Q_металу = mcΔT,

де: Q_металу - кількість тепла, яку набула металева деталь, m - маса металевої деталі (в кілограмах), c - специфічна теплоємність металу (в джоулях на градус Цельсія), ΔT - зміна температури металу.

Зараз нам відома кількість тепла, Q_металу, та маса металевої деталі, m, а також зміна температури, ΔT = 31°C - 100°C = -69°C (знак "-" вказує на те, що метал охолоджується).

Теплоємність металу (c) буде визначатися конкретним металом. Давайте позначимо її як "c_металу". Тоді формула стане:

Q_металу = m * c_металу * (-69°C).

Знаючи значення Q_металу, ми можемо вирішити для c_металу:

c_металу = Q_металу / (m * (-69°C)).

Тепер, коли ми знаємо c_металу, ми можемо спробувати визначити, який метал може мати таку теплоємність. Для цього можна порівняти значення c_металу зі специфічними теплоємностями різних металів і вибрати метал, який найкраще відповідає знайденому значенню.