Чему равна температура, когда в калориметр, содержащий 100 г воды при 20 °С, помещают медный цилиндр массой

  • 43
Чему равна температура, когда в калориметр, содержащий 100 г воды при 20 °С, помещают медный цилиндр массой 200 г, вынутый из кипятка?
Шура_1487
61
Чтобы решить данную задачу, нам понадобятся знания о теплоемкости различных веществ и уравнении теплового баланса. Давайте посмотрим на пошаговое решение:

1. Найдем количество теплоты Q1, которое передастся от медного цилиндра воде. Для этого воспользуемся формулой:
Q1=m1c1ΔT1
где m1 - масса медного цилиндра, c1 - удельная теплоемкость меди, ΔT1 - изменение температуры меди.

Дано, что масса медного цилиндра m1=200г. Удельная теплоемкость меди составляет c1=0.39Дж/(гC). Из условия задачи не указано, насколько быстро был вынут медный цилиндр из кипятка, поэтому предположим, что температура меди после вытаскивания из кипятка равна температуре кипятка, то есть ΔT1=100100=0.

Подставим значения в формулу:
Q1=2000.390=0Дж

2. Теперь найдем количество теплоты Q2, которое поглотит вода. Используем такую же формулу:
Q2=m2c2ΔT2
где m2 - масса воды, c2 - удельная теплоемкость воды, ΔT2 - изменение температуры воды.

В условии задачи указано, что масса воды m2=100г, а температура воды изначально равна 20C, а изначальная температура меди (равная температуре кипятка) не указана. Поэтому ΔT2 - это изменение температуры воды от начальной 20C до конечной температуры T2, которую нам и нужно найти.

Подставим известные значения:
Q2=1004.18(T220)

3. В калориметрической системе теплового баланса, считается, что количество приходящей теплоты равно количеству уходящей теплоты. Таким образом, мы можем записать уравнение теплового баланса:
Q1=Q2

Подставим значения из шагов 1 и 2:
0=1004.18(T220)

4. Решим полученное уравнение относительно неизвестной температуры T2:
0=418(T220)
0=T220
T2=20C

Получили, что конечная температура воды равна 20C.

Таким образом, ответ на задачу: температура воды будет равна 20C. В процессе проведения эксперимента, медный цилиндр уравновешивает свою температуру с водой и они достигают одинакового значения температуры.