Медный цилиндр вынули из кипятка и погрузили в сосуд с водой. Чему была равна начальная температура воды, если после установления теплового равновесия температура содержимого сосуда стала равной 30 °С? Масса воды в сосуде равна массе медного цилиндра.
от

1 Ответ

дано:  
m_cu (масса медного цилиндра) = m_w (масса воды в сосуде)  
c_cu = 385 Дж/(кг·°С) (удельная теплоемкость меди)  
c_w = 4184 Дж/(кг·°С) (удельная теплоемкость воды)  
t_final = 30 °C (конечная температура системы)  
t_cu (начальная температура медного цилиндра) = ? (известно, что это температура кипения воды, около 100 °C)  

найти:  
начальную температуру воды t_initial.  

решение:  
1. Установим уравнение теплового баланса: теплота, отданная медным цилиндром, равна теплоте, полученной водой.  
m_cu * c_cu * (t_cu - t_final) + m_w * c_w * (t_final - t_initial) = 0.  

2. Подставим m_cu = m_w и упростим уравнение:  
m_cu * c_cu * (t_cu - t_final) + m_cu * c_w * (t_final - t_initial) = 0.  
Упрощаем на m_cu:  
c_cu * (t_cu - t_final) + c_w * (t_final - t_initial) = 0.  

3. Подставим известные значения:  
385 * (100 - 30) + 4184 * (30 - t_initial) = 0.  

4. Раскроем скобки:  
385 * 70 + 4184 * (30 - t_initial) = 0.  
26950 + 125520 - 4184 * t_initial = 0.  

5. Объединим числа и найдем t_initial:  
152470 - 4184 * t_initial = 0.  
4184 * t_initial = 152470.  
t_initial = 152470 / 4184 ≈ 36.4 °C.  

ответ:  
Начальная температура воды в сосуде была примерно 36.4 °C.
от