Яким є числове значення теплоємності калориметра, якщо температура води збільшилася на 60° C після впуску пари при 100°

Солнечный_Бриз

18

Доброго дня! Для вирішення цих задач скористаємося термодинамічними формулами.

1. Щоб знайти числове значення теплоємності калориметра, скористаємося залежністю теплового балансу:

\[Q_{\text{пари}} + Q_{\text{води}} = 0,\]

де \(Q_{\text{пари}}\) - тепло, виділене парою, а \(Q_{\text{води}}\) - тепло, поглинуте водою.

Тепло, виділене парою, можна обчислити за формулою

\[Q_{\text{пари}} = m_{\text{пари}} \cdot c_{\text{пари}} \cdot \Delta T_{\text{пари}},\]

де \(m_{\text{пари}}\) - маса пари, \(c_{\text{пари}}\) - її теплоємність, а \(\Delta T_{\text{пари}}\) - зміна температури пари.

Також, тепло, поглинуте водою, можна порахувати за формулою

\[Q_{\text{води}} = m_{\text{води}} \cdot c_{\text{води}} \cdot \Delta T_{\text{води}},\]

де \(m_{\text{води}}\) - маса води в калориметрі, \(c_{\text{води}}\) - її теплоємність, а \(\Delta T_{\text{води}}\) - зміна температури води.

Отже, підставляємо дані в формули:

\[m_{\text{пари}} \cdot c_{\text{пари}} \cdot \Delta T_{\text{пари}} + m_{\text{води}} \cdot c_{\text{води}} \cdot \Delta T_{\text{води}} = 0.\]

Ми шукаємо значення теплоємності калориметра, тому нам треба знайти значення \(c_{\text{води}}\). Відомо, що теплоємність води становить 45 Дж/К. Залишаючи одну змінну (в даному випадку \(c_{\text{води}}\)) в незмінному стані, отримуємо формулу:

\[m_{\text{пари}} \cdot c_{\text{пари}} \cdot \Delta T_{\text{пари}} + m_{\text{води}} \cdot 45 = 0.\]

Тепер можемо знайти числове значення теплоємності калориметра.

2. Щоб знайти кількість води, що міститься в калориметрі, скористаємося тим самим законом теплового балансу:

\[Q_{\text{пари}} + Q_{\text{води}} = 0.\]

Тут \(Q_{\text{пари}}\) і \(Q_{\text{води}}\) мають такі ж значення, як у попередньому пункті, за винятком зміни температури \(\Delta T_{\text{води}}\). З"ясуємо:

\[m_{\text{пари}} \cdot c_{\text{пари}} \cdot \Delta T_{\text{пари}} + m_{\text{води}} \cdot 45 \cdot \Delta T_{\text{води}} = 0.\]

Ми шукаємо значення \(m_{\text{води}}\). Відомо, що теплоємність калориметра становить 45 Дж/К. Залишаючи \(m_{\text{води}}\) в незмінному стані, отримуємо формулу:

\[m_{\text{пари}} \cdot c_{\text{пари}} \cdot \Delta T_{\text{пари}} + 45 \cdot \Delta T_{\text{води}} = 0.\]

За відомими нам значеннями та змінними в даній формулі, ми можемо визначити кількість води в калориметрі.

3. Щоб з"ясувати, при яких умовах температура води підніметься з 20° C до 80° C після впуску пари при 100° C, скористаємося законом теплового балансу однофазної системи:

\[Q_{\text{пари}} + Q_{\text{води}} = 0.\]

Формула залишається тією ж, але ми шукаємо \(T_{\text{води}}\) - зміну температури води. Підставимо відомі значення та змінні:

\[m_{\text{пари}} \cdot c_{\text{пари}} \cdot \Delta T_{\text{пари}} + m_{\text{води}} \cdot c_{\text{води}} \cdot \Delta T_{\text{води}} = 0.\]

В даному випадку відомі значення маси води та її теплоємності, тому можемо знайти значення \(T_{\text{води}}\).

4. Щоб з"ясувати, як зміниться температура води в калориметрі, якщо теплоємність становить 45 Дж/К, а маса дорівнює 200 г, скористаємося законом теплового балансу:

\[Q_{\text{пари}} + Q_{\text{води}} = 0.\]

Тут \(Q_{\text{пари}}\) та \(Q_{\text{води}}\) мають такі ж значення, як у передостанньому пункті, за винятком зміни температури \(\Delta T_{\text{води}}\). З"ясуємо:

\[m_{\text{пари}} \cdot c_{\text{пари}} \cdot \Delta T_{\text{пари}} + 45 \cdot m_{\text{води}} \cdot \Delta T_{\text{води}} = 0.\]

Тут відомі значення теплоємності калориметра та маси води. Ми шукаємо \(T_{\text{води}}\). Можемо використати дану формулу для визначення зміни температури води в калориметрі.

5. Встановімо відповідність між числовим значенням теплоємності калориметра, впливом пари і зміною температури води в ньому. Відповідно до закону теплового балансу, сума теплових впливів пари і води повинна дорівнювати нулю. Залежно від відомих значень і шуканих величин, ми можемо обчислити тепловий вплив пари або зміну температури води.

Ці формули та кроки допоможуть вам вирішити дані задачі та знайти відповіді, розглядаючи деталі та обґрунтовуючи кожне рішення. У разі потреби я готов допомогти з конкретними розрахунками або пояснити будь-які труднощі.