Задачи › Количество теплоты, уравнение теплового баланса

Три тела и тепловой контакт

  1. Три тела и тепловой контакт

    «Шаг в будущее» 2016/17, 8 кл.
    5/10

    Три тела одинаковой массы и одинаковой удельной теплоёмкости нагреты до разных температур. Если первое тело привести в тепловой контакт со вторым телом, то устанавливается температура \(t_1\). Если первое тело привести в контакт не со вторым, а с третьим телом, то установится температура \(t_2\). Если же в контакт привести второе и третье тела с их первоначальными температурами, то устанавливается температура \(t_3\). Какой будет установившаяся температура, если в тепловой контакт привести все три тела с их первоначальными температурами?

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Запишите баланс тепла для каждой из трёх пар и сложите уравнения: в сумме начальные температуры тел выражаются через \(t_1\), \(t_2\), \(t_3\).

    Ответ

    \(t = \dfrac{t_1 + t_2 + t_3}{3}\).

    Решение

    Обозначим начальные температуры первого, второго и третьего тел как \(T_{10}\), \(T_{20}\) и \(T_{30}\). Уравнения теплового баланса для трёх опытов условия: \[cm(t_1 - T_{10}) + cm(t_1 - T_{20}) = 0,\] \[cm(t_2 - T_{10}) + cm(t_2 - T_{30}) = 0,\] \[cm(t_3 - T_{20}) + cm(t_3 - T_{30}) = 0.\] Складывая три уравнения, приходим к соотношению \[T_{10} + T_{20} + T_{30} = t_1 + t_2 + t_3 .\] Для всех трёх тел в тепловом контакте \[cm(t - T_{10}) + cm(t - T_{20}) + cm(t - T_{30}) = 0,\] откуда \[t = \frac{T_{10} + T_{20} + T_{30}}{3} = \frac{t_1 + t_2 + t_3}{3}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи