Вкалориметре находятся в тепловом равновесии 50 грамм воды и 5 грамм льда. какой должно быть минимальная удельная теплоёмкость материала болта, имеющего массу 50 грамм и температуру 339 к, чтобы после опускания его в калориметр весь лёд растаял?
Для решения данной задачи нам понадобятся некоторые физические законы и формулы.
1. Закон сохранения энергии. Он утверждает, что энергия в изолированной системе сохраняется, то есть сумма кинетической и потенциальной энергий остается постоянной. В данной задаче можно считать, что вся энергия переходит от болта к льду для его плавления.
2. Удельная теплота плавления льда (q) -- количество теплоты, необходимое для плавления единичной массы вещества.
3. Формула для определения количества теплоты (Q): Q = m*c*ΔT, где m -- масса вещества, c -- его удельная теплоемкость, ΔT -- изменение температуры.
Приступим к решению задачи:
1. Определим, сколько теплоты необходимо передать для плавления всего льда. Масса льда равна 5 г, поэтому количество переданной теплоты (Q_льда) может быть вычислено по формуле Q_льда = m_льда * q.
2. Теперь найдем, сколько теплоты отдаст болт при понижении своей температуры до температуры плавления льда. Для этого воспользуемся формулой Q_болта = m_болта * c_болта * ΔT, где m_болта -- масса болта, c_болта -- его удельная теплоемкость и ΔT -- изменение температуры болта.
3. Зная, что вся переданная теплота (Q_льда) должна быть равна теплоте, отданной болтом (Q_болта), выразим удельную теплоемкость болта (c_болта) из формулы Q_болта = Q_льда.
4. Подставим известные значения в формулы и решим уравнение относительно c_болта.
Допустим, что удельная теплота плавления льда равна 333.5 Дж/г. Тогда:
Q_льда = 5 г * 333.5 Дж/г = 1667.5 Дж.
Допустим, что температура плавления льда равна 0 градусов Цельсия. Тогда:
ΔT = 339 К - 0 К = 339 К.
Допустим, что удельная теплоемкость болта равна c_болта.
Q_болта = 50 г * c_болта * 339 К.
Теперь можно составить уравнение:
1667.5 Дж = 50 г * c_болта * 339 К.
Разделив обе части уравнения на (50 г * 339 К), получаем:
c_болта = 1667.5 Дж / (50 г * 339 К).
Произведем необходимые вычисления:
c_болта = 0.098 Дж/(г * К).
Таким образом, минимальная удельная теплоемкость материала болта должна быть равна 0.098 Дж/(г * К), чтобы после опускания его в калориметр весь лёд растаял.
1. Закон сохранения энергии. Он утверждает, что энергия в изолированной системе сохраняется, то есть сумма кинетической и потенциальной энергий остается постоянной. В данной задаче можно считать, что вся энергия переходит от болта к льду для его плавления.
2. Удельная теплота плавления льда (q) -- количество теплоты, необходимое для плавления единичной массы вещества.
3. Формула для определения количества теплоты (Q): Q = m*c*ΔT, где m -- масса вещества, c -- его удельная теплоемкость, ΔT -- изменение температуры.
Приступим к решению задачи:
1. Определим, сколько теплоты необходимо передать для плавления всего льда. Масса льда равна 5 г, поэтому количество переданной теплоты (Q_льда) может быть вычислено по формуле Q_льда = m_льда * q.
2. Теперь найдем, сколько теплоты отдаст болт при понижении своей температуры до температуры плавления льда. Для этого воспользуемся формулой Q_болта = m_болта * c_болта * ΔT, где m_болта -- масса болта, c_болта -- его удельная теплоемкость и ΔT -- изменение температуры болта.
3. Зная, что вся переданная теплота (Q_льда) должна быть равна теплоте, отданной болтом (Q_болта), выразим удельную теплоемкость болта (c_болта) из формулы Q_болта = Q_льда.
4. Подставим известные значения в формулы и решим уравнение относительно c_болта.
Допустим, что удельная теплота плавления льда равна 333.5 Дж/г. Тогда:
Q_льда = 5 г * 333.5 Дж/г = 1667.5 Дж.
Допустим, что температура плавления льда равна 0 градусов Цельсия. Тогда:
ΔT = 339 К - 0 К = 339 К.
Допустим, что удельная теплоемкость болта равна c_болта.
Q_болта = 50 г * c_болта * 339 К.
Теперь можно составить уравнение:
1667.5 Дж = 50 г * c_болта * 339 К.
Разделив обе части уравнения на (50 г * 339 К), получаем:
c_болта = 1667.5 Дж / (50 г * 339 К).
Произведем необходимые вычисления:
c_болта = 0.098 Дж/(г * К).
Таким образом, минимальная удельная теплоемкость материала болта должна быть равна 0.098 Дж/(г * К), чтобы после опускания его в калориметр весь лёд растаял.