Задачи › Количество теплоты, уравнение теплового баланса

Тело в полном сосуде с водой

  1. Тело в полном сосуде с водой

    МОШ 2017/18, 9 кл.
    5/10

    В 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
    Подсказка

    Сосуд 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.

    Решение

    Запишем 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.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи