В алюминиевый калориметр массой 50 г налито 120 г воды и опущена спираль сопротивлением 2 Ом, подключённая к источнику напряжением 5 В. На сколько градусов нагреется калориметр с водой за 11 мин, если потери энергии в окружающую среду составляют 26%?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии:

Qпотери = Qнагр + Qвода + Qкал

Где Qпотери - потери энергии в окружающую среду, Qнагр - работа, совершенная источником напряжения для нагрева спирали, Qвода - работа, совершенная спиралью для нагрева воды, Qкал - работа, совершенная спиралью для нагрева калориметра.

Как известно, работа равна произведению напряжения на ток, который равен напряжению, деленному на сопротивление. Таким образом, можно записать уравнение для каждой работы:

Qнагр = U I t
Qвода = c m ΔT
Qкал = c m ΔT

Где U - напряжение, I - ток, t - время, c - удельная теплоемкость воды и алюминия (поскольку калориметр также нагревается), m - масса воды и калориметра, ΔT - изменение температуры.

Подставим известные значения:

Qпотери = 0.26 Qнагр
Qнагр = 5 5 / 2 = 12.5 Дж
Qвода = 4.18 120 ΔT
Qкал = 0.9 50 ΔT

Таким образом, у нас получается уравнение:

0.26 12.5 = 4.18 120 ΔT + 0.9 50 * ΔT

Решив это уравнение, найдем ΔT, которое равно примерно 9.8 °C.

Таким образом, калориметр с водой нагреется на примерно 9.8 °C за 11 минут.