У скляній колбі масою 120 г міститься 200 г води, температура якої 40 °С. У воду занурили тіло масою 200 г, нагріте до температури 100 °С. Через деякий час температура води в колбі становила 44 °С. Визначте питому теплоємність речовини, з якої виготовлене тіло
Answers & Comments
Відповідь:
Для вирішення цієї задачі ми можемо використовувати принцип збереження енергії. Загальна енергія системи (скляна колба + вода + тіло) залишається стала. Ми можемо виразити це так:
Енергія системи перед зануренням тіла = Енергія системи після занурення тіла
Спочатку система має енергію від тепла води і скляної колби:
E1 = mcΔT1,
де:
m - маса системи (колба + вода), m = 120 г + 200 г = 320 г = 0,32 кг,
c - питома теплоємність матеріалу системи (води та скла),
ΔT1 - зміна температури, ΔT1 = (44 °C - 40 °C) = 4 °C = 4 К.
Після занурення тіла система також має енергію від тепла тіла:
E2 = mcΔT2,
де:
m - маса тіла, m = 200 г = 0,2 кг,
c - питома теплоємність матеріалу тіла,
ΔT2 - зміна температури тіла, ΔT2 = (100 °C - 40 °C) = 60 °C = 60 К.
Оскільки загальна енергія системи не змінюється, ми можемо записати:
E1 = E2,
mcΔT1 = mcΔT2.
Тепер ми можемо розв'язати це рівняння для питомої теплоємності тіла (c):
c = ΔT2 / ΔT1 = 60 К / 4 К = 15 Дж/(кг·К).
Отже, питома теплоємність речовини, з якої виготовлене тіло, дорівнює 15 Дж/(кг·К).
Пояснення: