Задачи › Количество теплоты, уравнение теплового баланса

Два тела в калориметре

  1. Два тела в калориметре

    Росатом 2022/23, 9 кл.
    4/10

    В 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
    Подсказка

    Если температура воды не меняется, её внутренняя энергия тоже не меняется. Какие тела участвуют в теплообмене, и какой будет конечная температура тел?

    Ответ

    Температура тела массой \(m\) равна \(60\,^\circ\)C, тела массой \(2m\) — \(0\,^\circ\)C.

    Решение

    Поскольку 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 \[t_1 = t + \frac{2}{3}\,\Delta t = 60\,^\circ\text{C}, \qquad t_2 = t_1 - \Delta t = t - \frac{1}{3}\,\Delta t = 0\,^\circ\text{C}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи