Два тела в калориметре
4/10В теплоизолированный калориметр с водой комнатной температуры \(t = 20\,^\circ\)C опускают два тела из одного и того же вещества с массами \(m\) и \(2m\). Известно, что температура первого тела больше температуры второго тела на \(\Delta t = 60\,^\circ\)C, и что при установлении теплового равновесия температура воды не изменилась. Найти начальные температуры тел.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаЕсли температура воды не меняется, её внутренняя энергия тоже не меняется. Какие тела участвуют в теплообмене, и какой будет конечная температура тел?
ОтветТемпература тела массой \(m\) равна \(60\,^\circ\)C, тела массой \(2m\) — \(0\,^\circ\)C.
РешениеПоскольку температура воды не изменилась, не изменилась и её внутренняя энергия. Следовательно, вода в калориметре и не получала энергию от тел, и не отдавала им свою внутреннюю энергию. Поэтому установление теплового равновесия тел в рассматриваемой ситуации происходит так же, как будто бы воды не было, но конечная температура тел равна температуре воды. Поэтому уравнение теплового баланса имеет вид \[cm\,(t_1 - t) + c\,2m\,(t_1 - \Delta t - t) = 0,\] где \(c\) — удельная теплоёмкость вещества тел, \(t_1\) — температура первого тела, \(t_1 - \Delta t\) — температура второго тела. Отсюда находим \[t_1 = t + \frac{2}{3}\,\Delta t = 60\,^\circ\text{C}, \qquad t_2 = t_1 - \Delta t = t - \frac{1}{3}\,\Delta t = 0\,^\circ\text{C}.\]
Похожие задачи
- Кофе и слуга МОШ 2009/10, 8 кл.
- Вода в системе отопления школы МОШ 2010/11, 8 кл.
- Окрошка и картошка МОШ 2010/11, 10 кл.
- Лёд в калориметре МОШ 2010/11, 9 кл.
- Переливание воды МОШ 2010/11, 11 кл.
- Нагрев воды паром Ведомственная 2010/11, 11 кл.