Какова будет температура содержимого калориметра, после установления теплового равновесия, если в него был опущен

Solnechnyy_Feniks

43

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Предположим, что после установления теплового равновесия, тепло, которое потерял медный цилиндр, будет полностью передано воде в калориметре.

Для начала, нам понадобится знать теплоёмкость меди (Cмеди) и воды (Cводы). Теплоёмкость - это количество теплоты, которое нужно перенести, чтобы изменить температуру вещества на 1 градус Цельсия.

Cмеди для меди составляет около 0.39 Дж/г °C, а Cводы для воды составляет примерно 4.18 Дж/г °C.

Теперь мы можем перейти к решению самой задачи. Давайте вычислим количество теплоты (Q), которое было передано от медного цилиндра к воде:

Q = Cмеди * mмеди * Δt + Cводы * mводы * Δt

где:
Cмеди - теплоёмкость меди (0.39 Дж/г °C)
mмеди - масса меди (200 г)
Δt - изменение температуры
Cводы - теплоёмкость воды (4.18 Дж/г °C)
mводы - масса воды (100 г)

Поскольку в начальный момент цилиндр находился в кипятке и его температура была 100 градусов, а вода в калориметре стартовала с температурой 20 градусов, то изменение температуры (Δt) равно 100 - 20 = 80 градусов.

Теперь мы можем подставить значения в формулу:

Q = (0.39 Дж/г °C) * (200 г) * (80 °C) + (4.18 Дж/г °C) * (100 г) * (80 °C)

Вычисляем:

Q = 624 Дж + 33440 Дж
Q = 34064 Дж

Теперь, чтобы найти конечную температуру (Tконечная) содержимого калориметра, мы можем использовать следующее соотношение:

Q = Cводы * mводы * ΔTконечная

где:
Tконечная - конечная температура

Решим это уравнение, чтобы найти Tконечная:

Tконечная = Q / (Cводы * mводы) + Tначальная

Поскольку в начальный момент Tначальная равна 20 градусам, подставим значения и найдём Tконечная:

Tконечная = (34064 Дж) / ((4.18 Дж/г °C) * (100 г)) + 20 °C

Tконечная = 816.27 °C + 20 °C
Tконечная ≈ 836.27 °C

Итак, после установления теплового равновесия, температура содержимого калориметра будет около 836.27 °C.