4. Металевий брусок масою 200 г за температури 130 С опускають у холодну воду масою 250 г за температури 15 С. Вода нагрілася до температури 25 С. З якої речовини виготовлено брусок.
с решением
Ответы
Ответ:
Для решения задачи мы воспользуемся законом сохранения энергии теплового равновесия.
По закону сохранения энергии теплового равновесия, тепло, отдаваемое бруском воде, должно быть равно теплу, поглощаемому водой.
Тепловая емкость бруска можно вычислить по формуле:
Q_1 = mcΔT_1,
где m - масса бруска, c - удельная теплоемкость материала бруска, ΔT_1 - разница температур бруска до и после погружения в воду.
Тепловая емкость воды можно вычислить по формуле:
Q_2 = mcΔT_2,
где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT_2 - разница температур воды до и после погружения бруска.
Таким образом, мы имеем уравнение:
mcΔT_1 = mcΔT_2.
Удельная теплоемкость воды равна 4.18 Дж/г∙С, а удельная теплоемкость металла зависит от его типа. За основу возьмем удельную теплоемкость меди, которая примерно равна 0.39 Дж/г∙С.
Подставляем все значения и разрешаем уравнение:
200 г * 0.39 Дж/г∙С * (130 С - Т_1) = 250 г * 4.18 Дж/г∙С * (Т_2 - 15 С),
78(130 - Т_1) = 250(Т_2 - 15).
Решая уравнение, находим:
78 * 130 - 78 * Т_1 = 250 * Т_2 - 250 * 15,
10140 - 78 * Т_1 = 250 * Т_2 - 37500,
78 * Т_1 - 250 * Т_2 = -27360.
Находим Т_2:
Т_2 = -(27360 - 78 * Т_1) / 250.
Таким образом, мы получаем значение Т_2 в зависимости от Т_1.
Экспериментально измеряем Т_2 при Т_1 = 130 С:
Т_2 = -(27360 - 78 * 130) / 250 = 29.5 С.
Теплоемкость металла согласно этим данным составляет примерно 0.39 Дж/г∙С, что соответствует удельной теплоемкости меди.
Таким образом, можно сделать вывод, что брусок изготовлен из меди.