Какая была исходная температура медной детали, если ее масса составляла 3 кг, она была погружена в 2 кг воды

Сквозь_Песок

70

Для решения данной задачи нам необходимо применить закон сохранения энергии.

Давайте разберемся в подробностях. Первоначально у нас есть медная деталь массой 3 кг, которая погружена в 2 кг воды при температуре 25°C. Мы также знаем, что все вода нагревается до 100°C, а 75 г превращается в пар.

Для решения задачи нам понадобятся теплоемкости меди и воды, а также удельная теплота парообразования воды. Исходя из условия, у нас есть следующие данные:

Теплоемкость меди (C_меди) = 0,38 КДж/кг*°С
Теплоемкость воды (C_воды) = 4,2 КДж/кг*°С
Удельная теплота парообразования воды (L_воды) = 2,3 МДж/кг

Наша задача - найти исходную температуру медной детали (T_меди).

Для начала, найдем количество теплоты (Q_потерянная) , которое передалось от меди к воде:

Q_потерянная = (C_меди * масса_меди * (T_меди - T_воды))

Затем найдем количество теплоты (Q_парообразование), которое понадобилось для превращения 75 г воды в пар:

Q_парообразование = (масса_пара * L_воды)

Q_парообразование = (0,075 кг * 2,3 МДж/кг) = 0,1725 МДж

Общее количество теплоты (Q_общая), которое передалось от меди к воде, равно сумме Q_потерянная и Q_парообразование:

Q_общая = Q_потерянная + Q_парообразование

Теперь мы можем записать уравнение, используя известные значения:

Q_общая = (C_воды * масса_воды * (T_впоследствии - T_начальная))

Где T_впоследствии - это конечная температура воды (100°C), а T_начальная - это искомая исходная температура медной детали.

Раскрывая уравнение, мы получим:

(C_воды * масса_воды * (T_впоследствии - T_начальная)) = Q_потерянная + Q_парообразование

Теперь заменим известные значения:

(4,2 КДж/кг*°С * 2 кг * (100°C - T_начальная)) = (C_меди * масса_меди * (T_начальная - 25°C)) + 0,1725 МДж

Вспомним, что 1 МДж = 1000 КДж. Переведем МДж в КДж и упростим выражение:

(4,2 КДж/кг*°С * 2 кг * (100°C - T_начальная)) = (0,38 КДж/кг*°С * 3 кг * (T_начальная - 25°C)) + 172,5 КДж

Раскроем скобки и упростим:

8,4 КДж/°С * (100°C - T_начальная) = 1,14 КДж/°С * (T_начальная - 25°C) + 172,5 КДж

Упростим дальше:

840°C - 8,4°C * T_начальная = 1,14°C * T_начальная - 28,5°C + 172,5°C

Перенесем все константы на одну сторону и переместим все, связанное с T_начальная, на другую:

840°C + 28,5°C - 172,5°C = 1,14°C * T_начальная - 8,4°C * T_начальная

Просуммируем константы:

696°C = -7,26°C * T_начальная

Разделим обе стороны на -7,26°C:

T_начальная = 696°C / -7,26°C ≈ -95,87°C

Исходя из полученного решения, исходная температура медной детали составляла примерно -95,87°C.

Предыдущая оценка в 703°C кажется ошибочной, поскольку температура такой величины является нереалистичной в данном контексте задачи.