Похожие вопросы
2025-10-29 12:22:00
1. В воду объёмом v1 = 20 л при температуре t1 = 27° добавили некоторое количество кипятка при температуре t2 = 100°, в результате чего установилась температура воды t = 60°. Какой объём добавленного кипятка?
2. Кусок льда массой m = 2 кг при температуре t = -20° нагрели, сообщив ему количество теплоты Q = 1,26 мДж. Какова температура вещества после нагревания?
3. Если начальная температура воды и эфира равна 273 К и теплообмен происходит только между эфиром и водой, то в результате испарения эфира массой m = 100 г, какую массу воды можно превратить в лёд?
Физика 11 класс Тепловые явления объём добавленного кипятка температура воды Количество теплоты нагревание льда испарение эфира масса воды в лёд физика 11 класс термодинамика теплообмен задачи по физике Новый
2025-10-29 12:22:51
Давайте разберем каждый из ваших вопросов по порядку.
1. Определение объема добавленного кипятка
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Мы знаем, что теплота, которую отдает кипяток, равна теплоте, которую получает вода. Запишем уравнение теплового баланса:
- Теплота, отданная кипятком: Q1 = m2 * c * (t2 - t),
- Теплота, полученная водой: Q2 = m1 * c * (t - t1).
Где:
- m1 - масса воды,
- m2 - масса кипятка,
- c - удельная теплоемкость воды (приблизительно равна 4200 Дж/(кг·°C)),
- v1 - объем воды (20 л = 20 кг),
- t1 - начальная температура воды (27°),
- t2 - температура кипятка (100°),
- t - конечная температура (60°).
Так как массы воды и кипятка можно выразить через объемы, мы можем записать:
m1 = v1 = 20 кг и m2 = v2 (где v2 - искомый объем кипятка в кг, так как 1 л воды = 1 кг воды). Теперь подставим все известные значения в уравнение теплового баланса:m2 * c * (100 - 60) = 20 * c * (60 - 27).
Упрощаем уравнение, сократив c:
m2 * (100 - 60) = 20 * (60 - 27).
m2 * 40 = 20 * 33.
m2 = (20 * 33) / 40 = 16.5 кг.
Таким образом, объем добавленного кипятка составляет 16.5 л.
2. Определение температуры после нагревания льда
Для решения этой задачи также воспользуемся законом сохранения энергии. Сначала нагреваем лед до 0°, а затем плавим его.
Сначала рассчитаем, сколько теплоты нужно для нагрева льда до 0°:
- Q1 = m * c_лед * Δt,
где:
- m = 2 кг,
- c_лед = 2100 Дж/(кг·°C),
- Δt = 0 - (-20) = 20°.
Q1 = 2 * 2100 * 20 = 84000 Дж.
Теперь, если мы сообщаем льду количество теплоты Q = 1.26 мДж = 1.26 * 10^(-3) Дж, то:
Q < Q1, следовательно, лед не достигнет 0°, и мы можем рассчитать конечную температуру:
Q = m * c_лед * Δt, где Δt = t_final - (-20).
1.26 * 10^(-3) = 2 * 2100 * (t_final + 20).
Теперь решим это уравнение для t_final:
t_final + 20 = (1.26 * 10^(-3)) / (2 * 2100),
t_final + 20 = 3.0 * 10^(-7),
t_final = -20 + 3.0 * 10^(-7) ≈ -20°.
Таким образом, температура вещества после нагревания остается примерно -20°.
3. Определение массы воды, превращенной в лед
Для этой задачи нам нужно знать, сколько теплоты выделяется при испарении эфира и сколько теплоты нужно для превращения воды в лед.
Сначала найдем количество теплоты, выделяемое при испарении 100 г эфира:
- Q_эфир = m * L_эфир,
где:
- m = 0.1 кг,
- L_эфир = 850000 Дж/кг (удельная теплота испарения эфира).
Q_эфир = 0.1 * 850000 = 85000 Дж.
Теперь найдем, сколько теплоты нужно для превращения воды в лед:
- Q_лед = m_вода * L_лед,
где L_лед = 334000 Дж/кг (удельная теплота плавления льда).
Теперь приравняем количество теплоты, выделяющееся при испарении эфира, к количеству теплоты, необходимому для превращения воды в лед:
85000 = m_вода * 334000.
Решим это уравнение для m_вода:
m_вода = 85000 / 334000 ≈ 0.254 кг.
Таким образом, массу воды, которую можно превратить в лед, составляет примерно 0.254 кг или 254 г.