Симка массой 17 г и Шпуля массой 32 г решили охладиться в холодильнике после игры с Файером у плиты. Кому из них понадобится отдать больше энергии, чтобы прийти к тепловому равновесию с воздухом в холодильнике? Начальная температура Симки и Шпули была одинаковой и равнялась 60 °С. Считайте, что эффективности работы холодильника достаточно, чтобы поддерживать в нём постоянную температуру воздуха равную 4 °С.
Чтобы ответить на вопрос, нужно рассмотреть, сколько энергии потребуется каждой из фигурок (Симке и Шпуле), чтобы охладиться до температуры воздуха в холодильнике (4 °С).
Для расчета количества энергии, необходимого для охлаждения, можно использовать формулу:
\[ Q = mc\Delta T \]
где:
- \( Q \) — количество теплоты (энергии), которое необходимо отдать,
- \( m \) — масса тела (в граммах),
- \( c \) — удельная теплоемкость материала (для всех фигурок можно принять равной 1 Дж/(г·°С), если не указано иное),
- \( \Delta T \) — изменение температуры (в °С).
В данном случае начало температуры \( T_0 = 60 °C \) и конечная температура \( T_f = 4 °C \).
Таким образом, изменение температуры для обеих фигурок будет:
\[ \Delta T = T_0 - T_f = 60 °C - 4 °C = 56 °C \]
Теперь посчитаем, сколько энергии нужно отдать Симке и Шпуле.
- Для Симки (масса = 17 г):
\[ Q_{Симки} = m_{Симки} \cdot c \cdot \Delta T = 17 \, \text{г} \cdot 1 \, \text{Дж/(г·°С)} \cdot 56 \, °С \]
\[ Q_{Симки} = 17 \cdot 56 = 952 \, \text{Дж} \]
- Для Шпули (масса = 32 г):
\[ Q_{Шпули} = m_{Шпули} \cdot c \cdot \Delta T = 32 \, \text{г} \cdot 1 \, \text{Дж/(г·°С)} \cdot 56 \, °С \]
\[ Q_{Шпули} = 32 \cdot 56 = 1792 \, \text{Дж} \]
Теперь сравним количество энергии, которое нужно отдать каждой фигурке. Мы видим, что:
- Симка отдает 952 Дж,
- Шпуля отдает 1792 Дж.
Таким образом, Шпуле необходимо отдать больше энергии, чтобы прийти к тепловому равновесию с воздухом в холодильнике.
