Global EE

Тепловые Явления — Задание 9 Физика 8 Класс №00049014

Задание №9. Практико-Ориентированные Задачи

Тепловые Явления

№2. Задание 9

ID: 00049014

Антон был на экскурсии в кузнечной мастерской. Он увидел, что кузнец опускает в воду заготовку раскалённого металла для того, чтобы она быстрее остыла. Антон поговорил с кузнецом и выяснил, что обычно кузнец наливает в сосуд $11$ литров воды комнатной температуры $+25\ {}^\circ\text{С}$, и при охлаждении заготовки массой $3\text{ кг}$ вода нагревается на $35\ {}^\circ\text{С}$. В справочнике Антон посмотрел, чему равны удельные теплоёмкости воды и стали — они равны $4200\text{ Дж/(кг}\cdot{}^\circ\text{С)}$ и $460\text{ Дж/(кг}\cdot{}^\circ\text{С)}$. Помогите Антону по этим данным оценить температуру в кузнечной печи. Считайте, что вода при контакте с заготовкой не испаряется. Округлите ответ до целого числа сотен градусов.

Ответ дайте в ${}^\circ\text{С}$.

Источник: ВПР 2024

Решение

Температура печи здесь — это та температура, с которой заготовка начала остывать в воде: в печи она раскалилась как раз до неё. Обозначим её $T$.

Вода не испаряется, поэтому применяем уравнение теплового баланса: теплота, отданная сталью, равна теплоте, полученной водой.

$$c_{\text{ст}}m_{\text{ст}}(T-t_{\text{к}})=c_{\text{в}}m_{\text{в}}\Delta t_{\text{в}}$$

Разберём данные. Литр воды весит килограмм, значит, воды $11\text{ кг}$. Нагрев воды $35\ {}^\circ\text{С}$. Конечная температура общая: вода была $25\ {}^\circ\text{С}$ и потеплела на $35\ {}^\circ\text{С}$, значит, $t_{\text{к}}=60\ {}^\circ\text{С}$.

Считаем правую часть:

$$4200\cdot11\cdot35=1\,617\,000\text{ Дж}$$

А в левой части перед скобкой:

$$460\cdot3=1380\text{ Дж/}{}^\circ\text{С}$$

Поделим и найдём, на сколько остыла сталь:

$$T-60=\dfrac{1\,617\,000}{1380}\approx1172\ {}^\circ\text{С}$$

Прибавляем конечную температуру:

$$T\approx1172+60=1232\ {}^\circ\text{С}$$

Округляем до целого числа сотен градусов и получаем $1200\ {}^\circ\text{С}$.

Проверим себя: $1380\cdot1172=1\,617\,360\text{ Дж}$, почти столько же, сколько получила вода.

Ответ

1200
Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)