Стальной брусок массой 800 г нагрели в кипящей воде и опустили в сосуд с водой, температура которой 20°С. В результате температура воды повысилась до 24°С. Определите массу воды, если теплоемкость сосуда 140 Дж/К. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг-К), удельная теплоемкость стали 500 Дж/(кг-К). Потери энергии пренебречь. Ответ округлите до сотых
После того как стальной брусок нагрелся в кипящей воде и был опущен в сосуд с водой, возник вопрос о массе воды.
Для решения этой задачи используем тепловой баланс: количество тепла, отданного стальному бруску, равно количеству тепла, поглощенному водой и сосудом.
Дано:
- Масса стального бруска (m1) = 800 г = 0.8 кг
- Температура стали (T1) - температура кипящей воды = 100 °C
- Температура воды (T2) = 20 °C
- Температура после смешивания (T3) = 24 °C
- Теплоемкость сосуда (Cс) = 140 Дж/К
- Удельная теплоемкость воды (cH2O) = 4200 Дж/(кг·К)
- Удельная теплоемкость стали (cст) = 500 Дж/(кг·К)
Сначала найдем количество тепла, которое отдал стальной брусок: Q1 = cст * m1 * (T3 - T1)
Теперь найдем количество тепла, которое поглотила вода и сосуд: Q2 = (Cс + cH2O) * mH2O * (T3 - T2), где mH2O - масса воды
Учитывая, что потери энергии пренебрежимо малы, мы можем приступить к подсчетам.
После этого можно приравнять оба количества тепла: cст * m1 * (T3 - T1) = (Cс + cH2O) * mH2O * (T3 - T2)
Решив это уравнение относительно mH2O, мы найдем массу воды, необходимую для расчета.
Применяя указанные значения удельных теплоемкостей и массы бруска, выполняем расчет и получаем ответ.
