В сосуд содержащий 2,4 кг воды при температуре 281К ,БРОСАЮТ РАСКАЛЕННЫЙ КУСОК ЖЕЛЕЗА МАССОЙ 0,4.Определите начальную температуру куска железа,если температура воды в сосуде повысилась до 294 К и 10 г ее испарилось.Нагревание сосуда не учитывать.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Сначала определим сколько энергии потребовалось для нагрева воды:

Q1 = mcΔT, где
m - масса воды (2,4 кг),
c - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/кг*К),
ΔT - изменение температуры воды (294 K - 281 K = 13 K).

Q1 = 2,4 кг 4200 Дж/кгК * 13 K = 131760 Дж.

Теперь определим сколько энергии выделится при остывании железа:

Q2 = mcΔT, где
m - масса железа (0,4 кг),
c - удельная теплоемкость железа (450 Дж/кг*К),
ΔT - изменение температуры железа (T - 281 K).

Q2 = 0,4 кг 450 Дж/кгК * (T - 281 K).

Так как в процессе испарения вес воды уменьшился на 10 г, то потребовалось энергии на испарение:

Q3 = m*λ, где
m - масса испарившейся воды (10 г = 0,01 кг),
λ - удельная теплота испарения воды (2260 кДж/кг).

Q3 = 0,01 кг * 2260 кДж/кг = 22,6 кДж.

По закону сохранения энергии:

Q1 + Q2 = Q3.

131760 + 0,4 кг 450 Дж/кгК * (T - 281 K) = 22,6 кДж.

Решая это уравнение, найдем начальную температуру куска железа:

131760 + 180 Дж*(T - 281) = 22,6 кДж,
131760 + 180T - 50460 = 22,6 кДж,
131760 + 180T = 50460 + 22,6 кДж,
180T = 81122,6,
T = 450,12 K.

Итак, начальная температура куска железа была равна 450,12 K.