Примеры решения задач

Задача 10.

Из какого вещества изготовлена статуэтка массой г, если на её нагревание от температуры ^оС до ^оС потребовалось теплоты Дж?

Дано:

г
^оС
^оС
Дж

Найти:
—?

Решение

Думаем: вопрос «из какого вещества изготовлена статуэтка» относится к ряду вопросов, касающихся нахождения констант, чётко характеризующих материал из которых сделано тело. В нашей задаче рассматривается процесс нагревания, характеризующийся соотношением:

(1)

Тогда нам, фактически, необходимо найти численно удельную теплоёмкость вещества (), а потом из таблицы найти какому веществу этот параметр соответствует.

Решаем: в соотношении (1) единственным неизвестным является разность температур (), но отдельно она задана в дано (). Тогда:

(2)

Считаем: разность температур можно численно искать как в градусах Кельвина, так и в градусах Цельсия. А массу всё же необходимо перевести в единицы СИ ( г кг). Тогда:

Дж/(кг*К)

Используя таблицу, можем выяснить, что такая теплоёмкость соответствует теплоёмкости серебра.

Ответ: Дж/(кг*К), серебро.

Решить задачу самостоятельно.

Задача 11.

Какое количество теплоты потребуется, чтобы довести до кипения воду в объёме л, температура которой ^оС? Температуру кипения примите равной ^оС.

Дано:

л
^оС
^оС

Найти:
—?

Решение

Думаем: процесс, описанный в задаче — это процесс нагревания воды. Его описание достаточно простое:

(1)

Удельная теплоёмкость воды () — величина табличная, поэтому её знаем.

Неизвестную массу вещества можно найти исходя из неиспользованного нами объёма:

(2)

Неизвестный параметр плотности воды () также величина табличная и мы его знаем.

Решаем:

 

Задача 12.

Какой установится окончательная температура смеси из воды массой г при температуре ^оС и воды массой г при температуре ^оС?

Дано:

г
^оС
г
^оС

Найти:
—?

Решение

Думаем: задачи на смешение и достижение состояния теплового равновесия (а также одинаковой температуры смеси во всех точках) касаются уравнения теплового баланса. Исходя из логики решения подобных задач, нам нужно проанализировать суммарную теплоту, отданную одной частью системы и теплоту, принятую другой частью системы.

Вода (), находящаяся при более высокой температуре будет охлаждаться, а вода (), находящаяся при более низкой температуре начнёт нагреваться. Процессы нагревания и охлаждения можно описать одинаково:

(1)

А искомая температура будет находиться в изменении температуры каждого из частей системы.

Решаем: исходя из (1)

§ для охлаждения (вода охлаждается от своей начальной температуры до конечной общей)

§ для нагревания (вода нагревается от своей начальной температуры до конечной общей)

Т.к. данная система замкнута, вся энергия, выделившаяся в одной части системы поглотилась другой частью. Тогда:

(2)

Тогда:

(3)

Сократим и получим искомую температуру:

(4)

Считаем: помним, что обязательно все параметры необходимо перевести в единицы СИ ( г кг, г кг, К, К). Тогда:

К

Ответ: К.