Домашняя работа по физике Условие задания: При обработке металлического образца массой 100 г он нагрелся до состояния ярко-красного каления. При опускании образца в воду объёмом 0,8 л и температуры 24 °C температура воды увеличивается до 77 °C. Рассчитай температуру раскалённого образца. Справочные данные: удельная теплоёмкость воды — 4200 Дж/(кг · °C); удельная теплоёмкость металла — 460 Дж/(кг · °C), плотность воды — 1000 кг/м³. (Ответ округли до целых.) Обрати внимание! При автоматической проверке ответа значения физических величин подставляются в конечную формулу! Ответ: ___ °C.
Для решения задачи используем закон сохранения энергии, согласно которому количество тепла, переданное металлом, равно количеству тепла, полученному водой:
[ Q{металла} = Q{воды} ]
Количество теплоты, переданное металлом, можно выразить как:
Для решения задачи используем закон сохранения энергии, согласно которому количество тепла, переданное металлом, равно количеству тепла, полученному водой:
[ Q{металла} = Q{воды} ]
Количество теплоты, переданное металлом, можно выразить как:
[ Q{металла} = m{металла} \cdot c{металла} \cdot (T{металла} - T_{финн}}) ]
где:
( m_{металла} = 0.1 \, \text{кг} ) (100 г),( c_{металла} = 460 \, \text{Дж/(кг·°C)} ),( T_{металла} ) - температура раскалённого образца (то, что мы хотим найти),( T_{финн} = 77 \, \text{°C} ) (конечная температура).Количество теплоты, полученное водой, выражаем как:
[ Q{воды} = m{воды} \cdot c{воды} \cdot (T{финн} - T_{воды}) ]
где:
( m_{воды} = 0.8 \, \text{л} \cdot 1000 \, \text{кг/м}^3 = 0.8 \, \text{кг} ),( c_{воды} = 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} ),( T_{воды} = 24 \, \text{°C} ).Теперь подставим значения и составим уравнение:
Рассчитаем количество теплоты, полученное водой:[
Теперь подставим это значение в уравнение для тепла, переданного металлом:Q{воды} = 0.8 \cdot 4200 \cdot (77 - 24)
]
[
Q{воды} = 0.8 \cdot 4200 \cdot 53
]
[
Q_{воды} = 0.8 \cdot 4200 \cdot 53 = 0.8 \cdot 222600 = 178080 \, \text{Дж}
]
[
Упростим уравнение:0.1 \cdot 460 \cdot (T_{металла} - 77) = 178080
]
[
Разделим обе стороны на 46:46 \cdot (T_{металла} - 77) = 178080
]
[
Рассчитаем правую часть:T_{металла} - 77 = \frac{178080}{46}
]
[
Теперь найдём ( T_{металла} ):T_{металла} - 77 = 3870.43
]
[
T_{металла} = 3870.43 + 77 = 3947.43 \, \text{°C}
]
С округлением до целых:
[
T_{металла} \approx 3947 \, \text{°C}
]
Ответ: 3947 °C.