Тепловые Явления

Задание №23. Рассчетная Задача. Термодинамика и Электродинамика

№2. Задание 23

ID: 00007867

Цилиндр массой 300 г, нагретый до температуры 100 °C. опускают в железный калориметр с водой. Масса калориметра 100 г. масса воды 200 г. их начальная температура 23 °С. В результате установления равновесия температура в сосуде стала равной 30°С. Чему равна удельная теплоемкость вещества из которого изготовлен цилиндр? Ответ дайте в Джкг C. Потерями тепла в окружающую среду можно пренебречь. Ответ округлите до целых.

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

m_3 = 300 \text{ г} = 0{,}3 \text{ кг}, \quad T_3 = 100 \text{ °C}

m_{\text{кал}} = 100 \text{ г} = 0{,}1 \text{ кг}, \quad c_{\text{Fe}} = 460 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}

m_{\text{в}} = 200 \text{ г} = 0{,}2 \text{ кг}, \quad c_{\text{в}} = 4200 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}

T_0 = 23 \text{ °C}, \quad T_{\text{рав}} = 30 \text{ °C}

Найти:

$c_3$

— ?

Решение:

Уравнение теплового баланса: теплота, отданная цилиндром при охлаждении, равна теплоте, полученной водой и калориметром при нагревании.

c_3 m_3 \Delta T_3 = c_{\text{в}} m_{\text{в}} \Delta T_0 + c_{\text{Fe}} m_{\text{кал}} \Delta T_0

Изменение температуры цилиндра:

\Delta T_3 = T_3 - T_{\text{рав}} = 100 - 30 = 70 \text{ °C}

Изменение температуры воды и калориметра:

\Delta T_0 = T_{\text{рав}} - T_0 = 30 - 23 = 7 \text{ °C}

Выражаем

$c_3$

c_3 = \frac{(c_{\text{в}} m_{\text{в}} + c_{\text{Fe}} m_{\text{кал}}) \cdot \Delta T_0}{m_3 \cdot \Delta T_3}

c_3 = \frac{(4200 \cdot 0{,}2 + 460 \cdot 0{,}1) \cdot 7}{0{,}3 \cdot 70}

c_3 = \frac{(840 + 46) \cdot 7}{21} = \frac{886 \cdot 7}{21} = \frac{6202}{21} \approx 295 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}

Ответ

295

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)