Question

Два тела находятся в пустом теплоизолированном калориметре. Начальная температура первого тела 60 ∘C. Определите начальную температуру второго тела, если в некоторый момент времени температуры тел были 40 ∘C и 16 ∘C, а установившаяся температура в калориметре 20 ∘C. Ответ дайте в ∘C, округлив до целого числа. Агрегатные состояния веществ при установлении теплового равновесия не меняются.

Answer 1

Дано:
T1=60ºC
T1`=40ºC
T2`=16ºC
T=20ºC
Найти: T2
Решение:
A.
1. Примем, что теплоемкости тел C1 и C2 не изменяются в процессе опыта.

2. К моменту времени t`первое тело отдало теплоту Q1`, а второе тело получило теплоту Q2`, при этом (см.рис.)
Q1`=Q2` (1)
3. Q1`=C1(T1-T1`) (2)
Q2`=C2(T2`-T2) (3)
Решая систему уравнений (1), (2), (3), получаем
4. C1/C2=(T2`-T2)/(T1-T1`) (*)
Б.
5. К моменту завершения процесса теплообмена и наступления теплового равновесия, Количество теплоты Q1 отданное одним телом будет равно количеству теплоты Q2, олученным другим (см.рис.).
Q1=Q2 (4)
6. Проделав аналогичные действия, как в п.п. 3-4, получаем отношение
C1/C2=(Т-T2)/(T1-T) (**)
7. Приравняем правые части выражений (*) и (**) и получим
(T2`-T2)(T1-T)=(T-T2)(T1-T1`) (5)
8. Далее, вероятно, удобнее уже подставить известные значения и затем выразить неизвестную Т2:
(16-Т2)(60-20)=(20-Т2)(60-40)
(40*16)-40Т2)=(20*20-20Т2)
(640-400)=(40-20)Т2
Т2=12ºС