Термодинамика — Задание 20 ОГЭ по физике №00040000
Термодинамика
№2. Задание 20
ID: 00040000
Источник: ФИПИ
Решение
Смешали холодную и горячую воду. Горячая остывает и отдаёт теплоту, холодная нагревается и её принимает. Теплообмена с окружающей средой нет, значит вся отданная теплота достаётся холодной части — это уравнение теплового баланса.
Что известно. Первая порция: $m_1=400\ \text{г}=0{,}4$ кг при $t_1=25$ °С. Вторая: $m_2=100\ \text{г}=0{,}1$ кг при $t_2=100$ °С. Искомая общая температура — $t$.
Шаг 1. Кто кого греет. Горячая порция ($100$ °С) остывает до $t$, холодная ($25$ °С) нагревается до $t$. Значит:
- холодная получила $Q_1=cm_1(t-t_1)$;
- горячая отдала $Q_2=cm_2(t_2-t)$.
Шаг 2. Приравниваем.
$$cm_1(t-t_1)=cm_2(t_2-t).$$
Обе порции — вода, поэтому удельная теплоёмкость $c$ у них одинаковая и сокращается; её значение даже не понадобится:
$$m_1(t-t_1)=m_2(t_2-t).$$
Шаг 3. Решаем уравнение. Подставляем числа (массы можно оставить в граммах — они входят в обе части, и единица сократится):
$0{,}4\,(t-25)=0{,}1\,(100-t)$
$0{,}4t-10=10-0{,}1t$
$0{,}4t+0{,}1t=10+10$
$0{,}5t=20\ \Rightarrow\ t=40\ \text{°С}$.
Проверка на здравый смысл. Холодной воды вчетверо больше, поэтому итог должен быть заметно ближе к $25$ °С, чем к $100$ °С. Так и вышло: $40$ °С. Ещё удобная проверка — общая формула «средневзвешенного»:
$$t=\dfrac{m_1t_1+m_2t_2}{m_1+m_2}=\dfrac{0{,}4\cdot25+0{,}1\cdot100}{0{,}5}=\dfrac{10+10}{0{,}5}=40\ \text{°С}.$$
Ответ
Другие задания по теме «Термодинамика» (8)
- Задание 20 №00040587 — Смешали 3 кг воды при 80 °С и 1,6 кг воды при 10 °С. Определите конечную…
- Задание 20 №00040578 — В сосуд с водой поместили кусок льда, масса которого в 2 раза больше массы…
- Задание 20 №00040568 — Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 л воды от 20 ºС до 100 ºС?…
- Задание 20 №00040518 — Сопротивление нагревательного элемента электрочайника равно 12 Ом. В чайник…
- Задание 20 №00040503 — Какова масса медного шарика, прогретого в кипящей воде, если при помещении его…
- Задание 20 №00040456 — В электропечи мощностью 100 кВт полностью расплавили слиток стали за 2,3 часа.…
- Задание 20 №00040454 — Какова масса воды, если известно, что при охлаждении на 7 °С помещённой в неё…
- Задание 20 №00040418 — Зависимость температуры 1 кг воды от времени в процессе охлаждения представлена…