Давайте решим задачу шаг за шагом, подробно объясняя каждый этап.
Дана задача:
- Одинаковая масса тел: \( m_1 = m_2 \)
- Температура тела №1 увеличилась на 20°C: \( \Delta T_1 = 20^\circ C \)
- Температура тела №2 увеличилась на 40°C: \( \Delta T_2 = 40^\circ C \)
- Нужно найти отношение удельных теплоемкостей: \( \frac{c_2}{c_1} \)
Шаг 1: Записываем уравнение теплового баланса для каждого тела
Количество тепло, затраченное на нагрев тела, равно произведению его теплоемкости, массы и изменения температуры: \[ Q = mc\Delta T \] где:
- \( m \) — масса,
- \( c \) — удельная теплоемкость,
- \( \Delta T \) — изменение температуры.
Шаг 2: Учитываем, что тепло затрачено на оба тела
Поскольку оба тела нагреваются в аналогичных условиях, можно считать, что тепло равно энергии, переданной телам. Тогда: \[ Q_1 = m_1 c_1 \Delta T_1 \] \[ Q_2 = m_2 c_2 \Delta T_2 \]
Но так как в условии указано, что температура каждого тела увеличилась за счёт одних и тех же условий, и масса равна, а также предполагается, что процесс одинаковый, то соотношения тепловых затрат связаны.
Шаг 3: Отношение теплоемкостей
При одинаковой массе и одинаковых условиях: \[ m c_1 \Delta T_1 \quad \text{и} \quad m c_2 \Delta T_2 \]
Если тепло, переданное каждому телу, равно (например, оба нагреваются за счет одного источника энергии), то: \[ c_1 \Delta T_1 = c_2 \Delta T_2 \]
Рассчитав, что равно, получим: \[ c_1 \times 20 = c_2 \times 40 \] или \[ c_2 / c_1 = \frac{20}{40} = \frac{1}{2} \]
Ответ:
\[ \boxed{ \frac{c_2}{c_1} = \frac{1}{2} } \]
Это означает, что удельная теплоемкость второго тела в два раза меньше, чем у первого.