Уравнение теплового баланса выглядит следующим образом:
Системное тепло = Тепло, поглощенное телом + Тепло, переданное окружающей среде
Мы знаем, что первоначальная температура системы составляет 7°С, конечная температура — 40°С, а масса воды — 5 кг.
Тепло, поглощенное телом, можно рассчитать с помощью формулы Q = mcΔT, где Q — количество тепла, m — масса вещества, c — удельная теплоемкость, ΔT — изменение температуры.
Чтобы определить массу железа, мы можем записать уравнение теплового баланса следующим образом:
Qводы + Qжелезо = 0
Qводы + mжелезо * cжелезо * ΔTжелезо = 0
где Qводы — тепло, поглощенное водой; Qжелезо — тепло, поглощенное железом; cжелезо — удельная теплоемкость железа; ΔTжелезо — изменение температуры железа.
Так как в начальный момент времени система находится в теплоизолированном состоянии (теплообмен с окружающей средой отсутствует), второму слагаемому равно нулю.
mжелезо = — Qводы / (cжелезо * ΔTжелезо)
Теперь мы можем рассчитать массу железа:
mжелезо = — (mводы * cводы * ΔTводы) / (cжелезо * ΔTжелезо)
Для решения задачи нам также понадобятся следующие значения:
своды — удельная теплоемкость воды, приблизительно 4186 Дж/(кг*°C)
сжелезо — удельная теплоемкость железа, около 450 Дж/(кг*°C)
ΔTводы — изменение температуры воды
ΔTжелезо — изменение температуры железа
Пример использования:
Пусть вода нагревается с 7°С до 40°С, а само железо нагревается с 540°С до 40°С. Масса воды составляет 5 кг. Вычислим массу железа.
Совет:
Для уточнения результатов, примените более точные значения удельной теплоемкости и изменения температуры для воды и железа. И будьте внимательны при подставлении значений в формулу.
Упражнение:
Вода массой 10 кг нагревается от 20°C до 80°C. Было добавлено неизвестное количество благородного газа, и температура смеси установилась на отметке 50°C. Определите массу добавленного вещества.
Ответ полезный?
0 / 0