В калориметр, содержащий mв=1,5 кг воды при температуре tв=200С, положили mл=1 кг льда при температуре tл=-100С. Какая температура t0 установится в калориметре. Теплоемкостью калориметра можно пренебречь. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг0С. Температура плавления льда 00С, удельная теплота плавления льда λ=330 кДж/кг. Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/кг0С.
Можно нагреть 7,3 кг воды
Объяснение:
t₁ = 20°C
t₂ = 80°C
c = 4200 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость воды
m₂ = 40 г = 0,04 кг
q = 46 МДж/кг = 46·10⁶ Дж/кг - удельная теплота сгорания керосина
m₁ - ? - масса воды
а. Уравнение теплового баланса: количество теплоты Q₁, полученной водой при нагревании, равно количеству теплоты Q₂, выделившейся при сгорании керосина.
Q₁ = Q₂
cm₁(t₂ - t₁) = q · m₂
b. Количество теплоты Q₁, выделившейся при сгорании керосина
Q₂ = q · m₂ = 46·10⁶ · 0,04 = 1,84·10⁶ (Дж) = 1,84 МДж
с. Количество теплоты Q₁, полученной водой при нагревании
Q₁ = cm₁(t₂ - t₁)
m₁ = Q₁ : (c(t₂ - t₁))
m₁ = Q₂ : (c(t₂ - t₁))
m₁ = 1,84·10⁶ : (4200 · (80 - 20))
m₁ ≈ 7.3 (кг)
t1 = S1/v1 = 4000 м / 10 м/с = 400 с
Вычислим путь второго участка по формуле S2 = v1*t + a*t2²/2, где а = 0,5 м/с², t2 = 2 мин = 120 с
S2 = 10 м/с*120 с + 0,5 м/с²*(120 с)²/2 = 1200 м + 3600 м = 4800 м
Вычислим весь путь и все время движения
S = S1 + S2 = 4000 м + 4800 м = 8800 м
t = t1 + t2 = 400 c + 120 c = 520 c
Вычислим среднюю скорость движения на всем пути
<v> = S/t = 8800 м / 520 с ≈ 17 м/с