Для того, чтобы остудить чай, температура которого была 100 °С, Маша добавила в него
порцию холодной воды с температурой 10 °C. После установления теплового равновесия
температура воды в чашке составила 90 °С. Удельные теплоёмкости чая и воды одинаковы
и равны c = 4200 Дж/(кг-°С). Потерями теплоты можно пренебречь.
1) Найдите отношение количества теплоты, отданной чаем, к количеству теплоты,
полученному водой.
2) Найдите отношение массы чая к массе воды.
3) Так как чай всё ещё был слишком горячим, Маша добавила в него ещё одну точно такую
же порцию холодной воды. Какой станет температура чая после установления нового
теплового равновесия?
Напишите полное решение этой задачи.
Answers & Comments
Verified answer
Ответ:
1) отношение количества теплоты, отданной чаем, к количеству теплоты, полученной водой, равно единице.
2) отношение массы чая к массе воды равно восьми.
3) после добавления такой же порции холодной воды в чай температура станет 82 °С.
Объяснение:
Дано:
t₁ = 100 °C
t₂ = 10 °C
t = 90 °C
c = c₁ = c₂ = 4200 Дж/кг°C
Найти: 1) Q
/ Q
2) m₁ / m₂
3) t₀
Решение:
1. По условию задачи потерями теплоты можно пренебречь, поэтому можно сказать, что вся теплота при охлаждении чая уходила на нагрев холодной воды (также действует закон теплового баланса). Поэтому:
2. Горячий чай охладился на: Δt₁ = t₁ - t = 100°C - 90°C = 10 °C.
Вода нагрелась на: Δt₂ = t - t₂ = 90 °C - 10 °C = 80 °C.
В первом пункте мы определили, что
=
, поэтому приравняем их формулы:
Делим обе части равенства на с и получаем:
Находим отношение:

3. Если Маша добавит ещё такую же порцию холодной воды, то составим для этого новые формулы:
Также преобразуем формулу в п. 2 под новое условие:
Вычисляем:

Ответ: 1) 1.
2) 8.
3) 82 °С.