Вкалориметре находилась вода массой 1 кг при температуре 97,7 ºc. в калориметр впустили водяной пар , температура которого 100 ºc.
при какой минимальной массе пара в калориметре может установиться температура 100 ºc. удельная теплота парообразования воды 2,3 мдж/кг.
9.7 г
2.3 г
0.97 г
4.2 г
○ однако это условие в данной задаче не выполняется, так как кинетическая энергия шарика идет на его нагревание и плавление с КПД 80% по условию. запишем это:
Q = 0.8 ΔEk или, если допустить, что начальная скорость шарика - ноль, то Q = 0.8 Ek
• количество теплоты Q пойдет на нагрев и плавление (отметим, что температура плавления свинца 327.5 °С):
Q = c m (327.5 - 127) + λ m
• кинетическая энергия шарика равна
Ek = (m v²)/2
○ из условия Q = 0.8 Ek получаем, что
v = √(2.5 (λ + 200.5 c)).
• удельная теплота плавления свинца равна λ = 25 кДж/кг
• удельная теплоемкость свинца равна c = 130 Дж/(кг °С)
v = sqrt(2.5*(25*10^(3)+200.5*130)) ≈ 357.3 м/c
Объёмы горячей и холодной воды: V₁ = V₂ = V = 3 л = 3 * 10⁻³ м³.
Температура горячей воды (кипения воды): t₁ = 100 °C.
Температура холодной воды: t₂ = 15 °C.
Найти изменение температуры горячей воды Δt₁ - ?Решение:0. Тепло, полученное от остывания кипятка тратится на нагревание холодной воды. В итоге устанавливается общая температура t.
1. Сразу найдём массу воды: m₁ = m₂ = m = ρV = 1000 * 3 * 10⁻³ = 3 (кг) (на самом деле она нам нужна, почему - узнаете далее).
2. Запишем уравнение теплового баланса: cm(t₁ - t) = cm(t - t₂).
3. Сократим на c и m и (огого!) масса нам больше не нужна: t₁ - t = t - t₂.
4. Выразим общую конечную температуру:
5. Тогда изменение температуры горячей воды:
Численно получим:
(°C).
ответ: на 42,5 °C.