Термодинамика — Задание 20 ОГЭ по физике №00040248
Термодинамика
№2. Задание 20
ID: 00040248
Источник: ФИПИ
Решение
Смешали горячую и холодную воду. Горячая остывает и отдаёт теплоту, холодная нагревается и её принимает. Теплообмена с сосудом нет, поэтому вся отданная теплота достаётся холодной воде — это уравнение теплового баланса.
Что известно. Горячая вода: $m_1=4$ кг, начальная температура $70$ °С. Холодная: масса $m_2$ (её ищем), начальная температура $30$ °С. Общая температура смеси $t=40$ °С.
Шаг 1. На сколько градусов изменилась температура каждой части. Это самое важное место в задаче — считаем изменения, а не сами температуры.
- Горячая вода остыла: $\Delta t_1=70-40=30$ °С.
- Холодная нагрелась: $\Delta t_2=40-30=10$ °С.
Шаг 2. Записываем баланс. Количество теплоты при нагревании или охлаждении: $Q=cm\Delta t$, где $c$ — удельная теплоёмкость. Обе части — вода, поэтому удельная теплоёмкость у них одна и та же:
$$c m_1\Delta t_1=c m_2\Delta t_2.$$
Величина $c$ стоит в обеих частях и сокращается — её числовое значение даже не понадобится:
$$m_1\Delta t_1=m_2\Delta t_2.$$
Шаг 3. Выражаем и считаем.
$$m_2=\dfrac{m_1\Delta t_1}{\Delta t_2}=\dfrac{4\cdot30}{10}=\dfrac{120}{10}=12\ \text{кг}.$$
Проверка на здравый смысл. Итоговая температура $40$ °С оказалась гораздо ближе к $30$, чем к $70$ — значит, холодной воды должно быть заметно больше. И действительно: $12$ кг против $4$ кг, ровно втрое больше, как и отношение изменений температур $30:10$.
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…