Какова масса стального шарика, если при нагреве от 20 ⁰С до 350 ⁰С на спиртовке было потрачено 5 г спирта? (Пренебрегая

Луна_В_Облаках

69

Для решения данной задачи, нам понадобится знание закона сохранения энергии тепловых процессов и понимание связи между изменением температуры и массой тела.

Закон сохранения энергии может быть сформулирован следующим образом: количество теплоты, полученной или отданной телом, равно изменению его внутренней энергии плюс работе, которую совершило или на него совершили внешние силы.

В данной задаче предполагается, что весь полученный от спиртовки калориметра тепловой эффект передается на шарик. Поэтому предполагается отсутствие потерь тепла.

Первым шагом найдем количество теплоты, полученной калориметром при горении спирта. Для этого воспользуемся уравнением:
\[Q = mc\Delta T\]
Где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Известно, что количество потраченного спирта равно 5 г, а изменение температуры равно 350 ⁰С - 20 ⁰С = 330 ⁰С.

Удельная теплоемкость спирта равна 2,2 Дж/г·⁰С.

Подставив все значения в формулу, получаем:
\[Q = 5 \cdot 2,2 \cdot 330 = 3630 \, Дж\]

Теперь найдем массу стального шарика. По закону сохранения энергии, количество теплоты, полученное калориметром, равно теплоте, переданной шарику.

Удельная теплоемкость стали \(C_{\text{стали}}\) примерно равна 0,46 Дж/г·⁰С (приближенное значение).

Используем формулу:
\[Q = mc\Delta T\]
\[3630 = m \cdot 0,46 \cdot 330\]

Делим обе части уравнения на \(0,46 \cdot 330\) и находим значение массы m:
\[m \approx \frac{3630}{0,46 \cdot 330} \approx 21,6 \, г\]

Таким образом, масса стального шарика составляет приблизительно 21,6 грамма.