Какова температура, при которой установится тепловое равновесие, если в стеклянный стакан массой 0,12 кг при температуре 15°C налили 0,2 кг воды при температуре 100°C, при этом пренебрегая потерями теплоты?

Физика 8 класс Тепловые явления температура тепловое равновесие стакан масса вода температура физика 8 класс расчет температуры теплообмен уравнение тепла Новый

Чтобы найти температуру, при которой установится тепловое равновесие, воспользуемся принципом сохранения энергии. В данном случае теплота, потерянная горячей водой, будет равна теплоте, полученной стаканом и холодной водой.

Обозначим:

• m1 - масса стакана = 0,12 кг
• m2 - масса воды = 0,2 кг
• T1 - начальная температура стакана = 15°C
• T2 - начальная температура воды = 100°C
• T - температура равновесия (то, что мы ищем)
• c - удельная теплоемкость воды = 4180 Дж/(кг·°C)
• cст - удельная теплоемкость стекла (примерно 840 Дж/(кг·°C))

Теперь запишем уравнение теплового равновесия:

1. Теплота, потерянная водой: Q1 = m2 * c * (T2 - T)
2. Теплота, полученная стаканом: Q2 = m1 * cст * (T - T1)

По закону сохранения энергии:

Q1 = Q2

Подставим значения:

1. m2 * c * (T2 - T) = m1 * cст * (T - T1)
2. 0,2 * 4180 * (100 - T) = 0,12 * 840 * (T - 15)

Теперь упростим уравнение:

1. 836 * (100 - T) = 100,8 * (T - 15)
2. 83600 - 836T = 100,8T - 1512

Соберем все T с одной стороны:

1. 83600 + 1512 = 100,8T + 836T
2. 85112 = 936,8T

Теперь найдем T:

1. T = 85112 / 936,8 ≈ 91,0°C

Ответ: Температура, при которой установится тепловое равновесие, составляет примерно 91°C.