Question

1 Як визначити масу деякого тіла з допомогою штатива, пружини, лінійки і однієї гирі відомої маси. З в одній посудині було 100 г води при 80°С, в другій 170 г води при 50ºС. Всю воду злили в залізну посудину масою 2 кг, що була при 20°С. Яка температура встановилась ?

Answer 1

1. Для визначення маси тіла з використанням штатива, пружини, лінійки і однієї гирі відомої маси можна використовувати принцип рівноваги. Ось послідовність дій:

a. Завісьте тіло на пружину, встановлений на штативі.
b. Зробіть запис про показання лінійки, яке вказує, на якій висоті знаходиться тіло.
c. Зважте гирю відомої маси і також запишіть її масу.
d. Підвісьте гирю на той самий стовбур пружини.
e. Тіло рухатиметься, доки не досягне рівноваги з силою, яку викликає гиря.
f. Зафіксуйте нове показання лінійки.
g. Використовуйте рівняння рівноваги, яке включає масу гирі та відому силу від гирі, щоб знайти масу тіла.

2. Для розрахунку температури, яка встановиться після злиття води з різних температур в залізну посудину, можна використовувати закон збереження енергії. Припустимо, що кінцева температура води буде \(T\) градусів Цельсія.

a. Розрахуйте теплову енергію кожної порції води перед зливанням за допомогою формули \(Q = mcΔT\), де \(m\) - маса води, \(c\) - теплоємність води, \(ΔT\) - зміна температури.
b. Порахуйте суму теплової енергії для обох порцій води.
c. Розрахуйте теплову енергію, яку може поглинути залізна посудина, яка вже мала температуру 20°C.
d. Використовуйте закон збереження енергії (\(Q_{\text{вхід}} = Q_{\text{вихід}}\)) для знайдення кінцевої температури.

Не забудьте враховувати одиниці вимірювання та воду як витрату енергії (позитивну зміну температури) та залізну посудину як надлишкову теплову енергію (негативну зміну температури).

Answer 2

To determine the mass of a certain object using a tripod, spring, ruler, and a known mass, you can use the principles of thermal equilibrium and the specific heat capacity of water. By measuring the initial and final temperatures of the water and knowing the masses and temperatures of the water before mixing, you can calculate the final temperature.

Let's break down the steps to solve the problem:

1. Calculate the heat gained or lost by each portion of water: - The heat gained or lost by a substance can be calculated using the formula: Q = mcΔT, where Q is the heat gained or lost, m is the mass of the substance, c is the specific heat capacity of the substance, and ΔT is the change in temperature.

2. Calculate the total heat gained or lost by the water: - Since the water is in thermal equilibrium, the heat gained by the colder water is equal to the heat lost by the hotter water. Therefore, you can set up an equation to calculate the total heat gained or lost by the water.

3. Calculate the final temperature: - Once you have the total heat gained or lost by the water, you can use the formula Q = mcΔT to calculate the final temperature.

Now let's apply these steps to the given problem:

1. Calculate the heat gained or lost by each portion of water: - For the first portion of water (100 g at 80°C), we can calculate the heat gained using the formula Q = mcΔT. The specific heat capacity of water is approximately 4.18 J/g°C. - Q1 = (100 g)(4.18 J/g°C)(Tf - 80°C), where Tf is the final temperature of the mixture. - For the second portion of water (170 g at 50°C), we can calculate the heat gained using the same formula. - Q2 = (170 g)(4.18 J/g°C)(Tf - 50°C).

2. Calculate the total heat gained or lost by the water: - Since the water is in thermal equilibrium, the heat gained by the colder water is equal to the heat lost by the hotter water. Therefore, we can set up an equation: - Q1 = -Q2.

3. Calculate the final temperature: - Once we have the total heat gained or lost by the water, we can use the formula Q = mcΔT to calculate the final temperature. - Q1 + Q2 = (2 kg)(4.18 J/g°C)(Tf - 20°C).

By solving the equations, we can find the final temperature of the mixture.

Please note that the specific heat capacity of water used in this example is an approximation. The actual value may vary slightly depending on the conditions.

I hope this explanation helps! Let me know if you have any further questions.