Краткие ответы
- \(Q=252\,000\ \text{Дж}=252\ \text{кДж}\).
- \(Q=27\,600\ \text{Дж}=27{,}6\ \text{кДж}\).
- \(c=4200\ \text{Дж/(кг·°C)}\).
- \(Q=-73\,600\ \text{Дж}\). Тело отдало \(73{,}6\ \text{кДж}\).
- Конечная температура: \(t=40^\circ\text{C}\).
Решение
Основная формула количества теплоты:
\[ Q=cm(t_2-t_1) \]
где \(c\) — удельная теплоёмкость, \(m\) — масса.
1)
\[ \Delta t=50-20=30^\circ\text{C} \]
\[ Q=4200\cdot2\cdot30=252000\ \text{Дж} \]
2)
\[ \Delta t=80-20=60^\circ\text{C} \]
\[ Q=920\cdot0{,}5\cdot60=27600\ \text{Дж} \]
3)
Выразим теплоёмкость:
\[ c=\frac{Q}{m(t_2-t_1)} \]
\[ Q=756\ \text{кДж}=756000\ \text{Дж} \]
\[ c=\frac{756000}{3(75-15)} =\frac{756000}{180} =4200\ \text{Дж/(кг·°C)} \]
4)
Тело остывает, поэтому:
\[ \Delta t=20-100=-80^\circ\text{C} \]
\[ Q=460\cdot2\cdot(-80)=-73600\ \text{Дж} \]
Минус означает, что тело отдало тепло. Количество отданной теплоты:
\[ |Q|=73600\ \text{Дж}=73{,}6\ \text{кДж} \]
5)
При смешивании горячее тело отдаёт столько теплоты, сколько получает холодное:
\[ m_1c(t_1-t)=m_2c(t-t_2) \]
Подставим данные и сократим \(c\):
\[ 1(80-t)=2(t-20) \]
\[ 80-t=2t-40 \]
\[ 120=3t \]
\[ t=40^\circ\text{C} \]
Проверка: горячее тело остыло на \(40^\circ\text{C}\), а холодное нагрелось на \(20^\circ\text{C}\). С учётом массы \(2\ \text{кг}\) полученное и отданное количество теплоты одинаково.
