Реши задачу по физике: В калориметр,содержащий воду при температуре кипения,бросили медный шар массой m = 0,50 кг, температура которого t =500°C.Вычислите массу испарившейся воды.Теплоёмкостью калориметра принебречь.
Для решения задачи, нам нужно применить принцип сохранения энергии: количество теплоты, отданное медным шаром, будет равным количеству теплоты, полученному водой.
Определим количество теплоты, отданное медным шаром. Формула для количества теплоты выглядит так: \[ Q_{\text{мед}} = m \cdot c \cdot \Delta t \] где:
- \( Q_{\text{мед}} \) — количество теплоты, отданное медным шаром,
- \( m \) — масса медного шара,
- \( c \) — удельная теплоёмкость меди (примерно \( 385 \, \text{Дж/(кг·°C)} \)),
- \( \Delta t \) — изменение температуры шара.
В данном случае:
- \( m = 0,50 \, \text{кг} \),
- начальная температура меди \( t_{\text{нач}} = 500°C \),
- конечная температура (температура кипения воды) \( t_{\text{кон}} = 100°C \),
- поэтому изменение температуры: \[ \Delta t = t_{\text{кон}} - t_{\text{нач}} = 100°C - 500°C = -400°C. \]
Подставим данные в формулу: \[ Q_{\text{мед}} = 0,50 \, \text{кг} \cdot 385 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot (-400°C). \] \[ Q_{\text{мед}} = 0,50 \cdot 385 \cdot -400 = -77000 \, \text{Дж}. \]
Поскольку количество теплоты отдается, мы берем модуль: \[ |Q_{\text{мед}}| = 77000 \, \text{Дж}. \]
Определим количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар. Если масса испарившейся воды равна \( m_{\text{вода}} \), то количество теплоты, необходимое для её испарения, можно вычислить по формуле: \[ Q_{\text{вода}} = m_{\text{вода}} \cdot L, \] где \( L \) — удельная теплота парообразования воды (примерно \( 2260 \, \text{кДж/кг} \) или \( 2260000 \, \text{Дж/кг} \)).
Приравняем количество теплоты, отданное медным шаром, к количеству теплоты, полученному водой: \[ 77000 \, \text{Дж} = m_{\text{вода}} \cdot 2260000 \, \text{Дж/кг}. \]
Теперь найдём массу испарившейся воды: \[ m_{\text{вода}} = \frac{77000 \, \text{Дж}}{2260000 \, \text{Дж/кг}} \approx 0,034 \, \text{кг}. \]
Итак, масса испарившейся воды составляет примерно \( 0,034 \, \text{кг} \) или 34 грамма.
