Тело в полном сосуде с водой
5/10В сосуд, наполненный до краёв водой с температурой \(t_0 = 19\) °C, аккуратно опустили некоторое тело, плотность которого в два раза больше плотности воды, а удельная теплоёмкость в два раза меньше удельной теплоёмкости воды. После установления теплового равновесия вода и тело в сосуде приобрели температуру \(t_1 = 26\) °C. До какого значения \(t_2\) повысилась бы температура воды в сосуде, если в этот же сосуд сразу были опущены два таких тела, а не одно? Считать, что тела полностью погружаются в воду. Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСосуд полон, поэтому погружённое тело вытесняет воду, и масса воды в сосуде уменьшается. Запишите баланс для одного и для двух тел и исключите неизвестную начальную температуру тела.
Ответ\(t_2 = 2t_1 - t_0 = 33\) °C.
РешениеЗапишем уравнение теплового баланса для двух случаев (с учётом соотношений плотностей и теплоёмкостей тела и воды): \[c(m - \rho V)(t_1 - t_0) = \frac{c}{2}\cdot 2\rho V(t_{\text{т}} - t_1) \quad\Longrightarrow\quad c m t_1 = c m t_0 + c\rho V(t_{\text{т}} - t_0),\] \[c(m - 2\rho V)(t_2 - t_0) = \frac{c}{2}\cdot 4\rho V(t_{\text{т}} - t_2) \quad\Longrightarrow\quad c m t_2 = c m t_0 + 2c\rho V(t_{\text{т}} - t_0),\] где \(t_{\text{т}}\) — начальная температура тела. Решая систему уравнений, окончательно получаем: \(t_2 = 2t_1 - t_0 = 33\) °C.
Похожие задачи
- Алюминиевый шарик в стакане с водой МОШ 2009/10, 8 кл.
- Перелив воды между бочками МОШ 2009/10, 9 кл.
- Горячая деталь в воде МОШ 2010/11, 8 кл.
- Нагрев сосуда с водой и гирей МОШ 2011/12, 8 кл.
- Лёд в калориметре МОШ 2011/12, 9 кл.
- Шарики в стакане МОШ 2011/12, 9 кл.