ID: 00015139
В алюминиевый калориметр массой 300 г, находившийся при температуре 20 °C, налили 200 г воды, температура которой была равна 50 °C. Через некоторое время, когда между водой и калориметром установилось тепловое равновесие, температура воды в нём оказалась равной 40 °C. Какое количество теплоты было отдано водой и калориметром в окружающую среду?
Ответ дайте в джоулях.
Источник: ФИПИ
Если бы потерь не было, общая температура была бы выше 40 °C. Раз она оказалась 40 °C, часть энергии ушла в окружающую среду. Запишем энергетический баланс от начала к концу: вода (50 °C → 40 °C) отдаёт теплоту, калориметр (20 °C → 40 °C) её часть забирает, а разница и есть потери наружу.
Вода остыла с 50 до 40 °C, $c_в=4200$ Дж/(кг·°C), $m_в=0{,}2$ кг:
$Q_в=c_в m_в\,\Delta t_в=4200\cdot 0{,}2\cdot(50-40)=8400$ Дж.
Алюминий нагрелся с 20 до 40 °C, $c_{Al}=900$ Дж/(кг·°C), $m=0{,}3$ кг:
$Q_{кал}=c_{Al} m\,\Delta t=900\cdot 0{,}3\cdot(40-20)=5400$ Дж.
Энергия, отданная водой, разошлась на нагрев калориметра и потери наружу:
$Q_{потери}=Q_в-Q_{кал}=8400-5400=3000$ Дж.