Расчёт физической величины: тепловые явления · 65 заданий
- Задание №8№8
По результатам нагревания тела массой 5 кг, первоначально находившегося в кристаллическом состоянии, построен график зависимости температуры этого тел…
Плавление и кристаллизация
- Задание №8№8
Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть кусок льда массой 2 кг от – 10 °С до температуры плавления?
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №8№8
На рисунке приведён график зависимости температуры вещества массой 3 кг от полученного им количества теплоты. В начале опыта вещество находится в крис…
Плавление и кристаллизация
- Задание №8№8
КПД тепловой машины равен 25 %. Какую работу совершила машина, если при сгорании топлива выделилось количество теплоты, равное 1 МДж?
Тепловые двигатели. КПД
- Задание №8№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для плавления 500 г вещества, нагретого до температуры плавления. Во…
Плавление и кристаллизация
- Задание №8№8
Стальная деталь при охлаждении на 200 ° С отдаёт количество теплоты, равное 1 МДж. Чему равна её масса?
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №8№8
В керамическую чашечку (тигель) опустили электрический термометр и насыпали опилки олова. После этого тигель поместили в печь. Диаграмма изменения тем…
Плавление и кристаллизация
- Задание №8№8
Чему равна масса спирта, если в процессе его превращения из газообразного состояния в жидкое при температуре кипения выделилось количество теплоты, ра…
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №8№8
На диаграмме для образцов одинаковой массы из двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для их перехода из жидкого состояния в…
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №8№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для плавления…
Плавление и кристаллизация
- Задание №8№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для плавления…
Плавление и кристаллизация
- Задание №8№8
КПД тепловой машины равен 30 %. При сгорании топлива выделяется количество теплоты, равное 20 МДж. Какова энергия, которая не используется на совершен…
Тепловые двигатели. КПД
Температура в лаборатории поддерживается равной 20 °С. В помещение лаборатории вносят два медных бруска. Первый брусок имеет массу 5 кг и начальную температуру 100 °С, а второй – массу 2 кг и температуру 200 °С. Первый брусок кладут поверх второго. Какую примерно температуру будут иметь оба бруска при достижении теплового равновесия?
Правильный ответ
20
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи необходимо проанализировать процесс теплообмена. В системе взаимодействуют три тела: первый медный брусок, второй медный брусок и окружающая среда (воздух в лаборатории).
Дано:
tвозд=20 °C — температура воздуха в лаборатории;
m1=5 кг — масса первого бруска;
t1=100 °C — начальная температура первого бруска;
m2=2 кг — масса второго бруска;
t2=200 °C — начальная температура второго бруска;
c=400 Дж/(кг⋅°C) — удельная теплоемкость меди (справочное значение).
Найти: θ — установившуюся температуру.
Анализ физических процессов:
1. Когда два горячих бруска вносят в помещение с температурой 20 °C, начинается процесс теплообмена не только между брусками, но и между брусками и окружающим воздухом.
2. Поскольку в условии сказано, что температура в лаборатории поддерживается равной 20 °C, это означает, что воздух в лаборатории выступает в роли термостата (тела с практически бесконечной теплоемкостью).
3. Любое тело, помещенное в среду с постоянной температурой, рано или поздно придет в состояние теплового равновесия с этой средой.
4. Бруски будут отдавать энергию друг другу и окружающему воздуху до тех пор, пока их температуры не сравняются с температурой воздуха в лаборатории.
Рассуждение:
Если бы бруски находились в идеальной теплоизолированной системе (калориметре), мы бы использовали уравнение теплового баланса Q1+Q2=0 для нахождения промежуточной температуры. Однако в данной задаче бруски находятся в открытом помещении.
Через достаточно длительный промежуток времени (при достижении теплового равновесия) температура любого предмета в комнате станет равной температуре воздуха в этой комнате.
Следовательно, θ=tвозд.
Вычислим значение:
θ=20 °C.
Ответ: 20 °С
Источник: ФИПИ