Изучение процесса теплообмена
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
Изучение процесса теплообмена
Параметры горячей воды: m₁ = 0,1 кг t₁ = 60 °C
Параметры воды в калориметре: m = 0,2 кг t = 40 °C
Параметры холодной воды: m₂ = 0,1 кг t₂ = 20 °C
[Рисунок: слева сосуд с голубой водой на электрической плитке и термометр; в центре мерный цилиндр с делениями от 0,1 до 0,5 и термометр; справа сосуд с голубой водой и термометр.]
Краткий ответ: температура смеси \(t=40\,^\circ\mathrm{C}\); горячая вода отдаёт \(Q_{\text{отд}}\approx 8{,}4\) кДж, холодная получает \(Q_{\text{получ}}\approx 8{,}4\) кДж, то есть \(Q_{\text{отд}}=Q_{\text{получ}}\) (без учёта потерь).
По данным на панели: \(m_1=m_2=0{,}1\) кг, \(t_1=60\,^\circ\mathrm{C}\), \(t_2=20\,^\circ\mathrm{C}\), масса смеси \(m=0{,}2\) кг.
В теплообмене без потерь теплота, отданная горячей водой, равна теплоте, полученной холодной: \[ Q_{\text{отд}}=Q_{\text{получ}}. \]
Поэтому \[ cm_1(t_1-t)=cm_2(t-t_2). \] Так как \(m_1=m_2\), удельная теплоёмкость \(c\) сокращается: \[ 60-t=t-20, \] \[ 2t=80,\qquad t=40\,^\circ\mathrm{C}. \]
Считаем теплоту: \[ Q_{\text{отд}}=cm_1(t_1-t) =4200\cdot0{,}1\cdot(60-40) =8400\ \text{Дж}=8{,}4\ \text{кДж}. \] \[ Q_{\text{получ}}=cm_2(t-t_2) =4200\cdot0{,}1\cdot(40-20) =8400\ \text{Дж}=8{,}4\ \text{кДж}. \]
Проверка: \(m_1+m_2=0{,}2\) кг совпадает с массой смеси, а \(40\,^\circ\mathrm{C}\) лежит между \(20\,^\circ\mathrm{C}\) и \(60\,^\circ\mathrm{C}\). В реальном опыте часть теплоты идёт на нагревание калориметра и воздуха, поэтому полученная холодной водой теплота может быть чуть меньше отданной.
