Предмет: Физика, автор: daniel5459

У фокусника есть два легких стакана с водой и кусочек льда. В первый стакан налито 100 г горячей воды с температурой 60°С, во второй 150 г холодной воды с температурой 20°С. Лёд имеет температуру 0°С и массу 50 г. Фокусник сначала опускает лёд в стакан с холодной водой, затем несколько раз переливает содержимое из одного стакана в другой. В итоге в первом стакане оказалось 200 г воды с температурой 15°С. Сколько воды и с какой температурой находится во втором стакане?
Известно, что содержимое каждого стакана находится в состоянии теплового равновесия, вода в процессе переливаний не проливалась, а теплоемкостью стаканов и теплопотерями можно пренебречь. Удельная теплоемкость воды cв = 4200 Дж/кг·°C, теплота плавления льда λ = 336 кДж/кг.

Ответы

Автор ответа: demidkanipov
2

Давайте рассмотрим, как происходит процесс смешивания воды и льда:

1. Сначала лёд тает во втором стакане. Для этого нужно расходовать тепло на плавление льда и нагревание получившейся воды до температуры 15°C.

Масса льда, m_льда = 50 г = 0.05 кг

Температура начальная, T_льда = 0°C

Температура конечная, T_конечная = 15°C

Теплота плавления льда, λ = 336 кДж/кг = 336000 Дж/кг

Количество тепла для плавления льда:

Q_плавление = m_льда * λ = 0.05 кг * 336000 Дж/кг = 16800 Дж

Количество тепла для нагревания воды до 15°C:

Q_нагрев = m_льда * c_в * (T_конечная - T_льда) = 0.05 кг * 4200 Дж/кг·°C * (15°C - 0°C) = 3150 Дж

Общее количество тепла, затраченное на этот процесс:

Q_общее = Q_плавление + Q_нагрев = 16800 Дж + 3150 Дж = 19950 Дж

2. Теперь у нас во втором стакане есть 150 г (0.15 кг) холодной воды с начальной температурой 20°C и добавленная ранее таящаяся вода с температурой 15°C. Давайте обозначим массу холодной воды как m_холодной_воды, а массу таящейся воды как m_таящейся_воды.

Масса холодной воды, m_холодной_воды = 0.15 кг

Температура холодной воды, T_холодной_воды = 20°C

Теперь мы знаем, что общее количество тепла во втором стакане остается неизменным (поскольку тепловые потери и теплоемкость стаканов не учитываются). Таким образом, мы можем записать уравнение:

Q_общее = m_холодной_воды * c_в * (T_конечная_в_втором_стакане - T_холодной_воды) + m_таящейся_воды * c_в * (T_конечная_в_втором_стакане - T_таящейся_воды)

где T_конечная_в_втором_стакане - это конечная температура во втором стакане, которую мы хотим найти.

Мы знаем Q_общее (19950 Дж), m_холодной_воды (0.15 кг), c_в (4200 Дж/кг·°C), T_холодной_воды (20°C) и T_таящейся_воды (15°C). Давайте решим это уравнение относительно T_конечная_в_втором_стакане:

19950 Дж = 0.15 кг * 4200 Дж/кг·°C * (T_конечная_в_втором_стакане - 20°C) + 0.05 кг * 4200 Дж/кг·°C * (T_конечная_в_втором_стакане - 15°C)

Теперь решим это уравнение для T_конечная_в_втором_стакане. Это может потребовать вычисления итеративно или с использованием методов численного анализа. Попробуем сначала выразить T_конечная_в_втором_стакане:

19950 Дж = 0.15 кг * 4200 Дж/кг·°C * T_конечная_в_втором_стакане - 0.15 кг * 4200 Дж/кг·°C * 20°C + 0.05 кг * 4200 Дж/кг·°C * T_конечная_в_втором_стакане - 0.05 кг * 4200 Дж/кг·°C * 15°C

Теперь объединим все члены с T_конечная_в_втором_стакане:

19950 Дж = (0.15 кг * 4200 Дж/кг·°C + 0.05 кг * 4200 Дж/кг·°C) * T_конечная_в_втором_стакане - 0.15 кг * 4200 Дж/кг·°C * 20°C - 0.05 кг * 4200 Дж/кг·°C * 15°C

Теперь решим это уравнение:

T_конечная_в_втором_стакане = (19950 Дж + 0.15 кг * 4200 Дж/кг·°C * 20°C + 0.05 кг * 4200 Дж/кг·°C * 15°C) / (0.15 кг * 4200 Дж/кг·°C + 0.05 кг * 4200 Дж/кг·°C)

Рассчитаем T_конечная_в_втором_стакане:

T_конечная_в_втором_стакане = (19950 Дж + 12600 Дж + 3150 Дж) / (630

Похожие вопросы
Предмет: История, автор: 27g
БУДЬ ЛАСКА, ДОПОМІЖІТЬ З ІСТОРІЄЮ 6 КЛАСУ

2. Установіть відповідність (4 б)
1. Ра а) син Озіріса
2.Тот б) бог Нілу
3. Себек в) богиня війни
4. Сохмет г) бог Сонця
5. Ізіда д) бог зла
6. Озіріс е) богиня кохання та родючості
7. Сет є) бог місяця
8. Гор ж) бог природи і всього живого


⦁ Дайте визначення поняття. (1 б)
Міф – це ____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


⦁ Вчимося працювати з писемними джерелами. Прочитайте та дайте відповідь на запитання. (5 б)
«Свідчення Геродота про будівництво пірамід»
Хеопс змусив працювати на себе весь єгипетський народ, розділивши його на дві частини. Першим він наказав зайнятися доставкою до берегів Нілу блоків із каменоломень в аравійських горах. Інші займались їх подальшим транспортуванням до підніжжя лівійських гір. Постійно працювали 100 000 чоловік, які змінювали один одного кожні три місяці. За десяток років праці була побудована дорога, по якій блоки доставлялись до річки. Будували піраміду в період з 2645 по 2613 рр. до н. е. Дорога була довжиною в 5 стадій (923,5 м), 10 оргій в ширину (18,47 м) і в самому високому місці мала підйом в 8 оргій (14,78 м). Вона квадратна. Кожна її сторона дорівнює 8 плетрам (246,26 м) і того ж розміру висота. Камені відполіровані і ретельно підігнані; кожний з них не менше 30 ступнів (9,24 м). Ця піраміда спочатку була збудована у вигляді великих східців, складених із того, що одні називають зубцями, а інші ступенями. Така форма дозволяла піднімати інші камені за допомогою машини, що була зроблена із коротких балок. Коли камінь був положений на першу ступень, його перекладали на іншу машину, що там стояла, звідки камінь піднімався на слідуючу ступень, де його розміщували на третю машину, оскільки машин було стільки ж, стільки ступенів. Або це була переносна машина, яку переміщували з поверху на поверх, звільнивши від каменя. Таким чином спочатку закінчували вершину, потім переходили по поверхам вниз і закінчували основу піраміди. На цій піраміді є написи, в яких вказано скільки коштів було витрачено на придбання хріну, цибулі і головок часника, щоб прокормити робітників. Сума витрат доходила до 6000 талантів срібла.
⦁ Що ви дізналися із джерела про будівництво пірамід у Стародавньому Єгипті? Для чого їх споруджували?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
⦁ Скільки років будували найвідомішу піраміду Хеопса?
____________________________________________________________________________
⦁ Хто брав участь у будівництві пірамід?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
⦁ Поміркуйте, які знання й трудові навички потрібні були для спорудження піраміди.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Предмет: Қазақ тiлi, автор: kusaimovruslan76
Предмет: Алгебра, автор: szmira86