Ученик провёл физический эксперимент в воду массой 250 Г он опустил нагретое в кипящей воде до 100 °C металлическое тело массой 100 г. Начальная температура воды 20 °C, после установления теплового равновесия температура стала 24,5 °C. Определите по данным опыта удельную теплоёмкость металлического тела, если: а) теплообменом с окружающей средой и сосудом можно пренебречь; б) Вода налита в алюминиевый стакан массой 60 Г, а теплообменом с окружающей средой можно пренебречь.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

а) Для расчета удельной теплоемкости металлического тела воспользуемся законом сохранения энергии теплового равновесия:

m1c1(T1 - Tср) = m2c2(Tср - T2),

где m1 - масса воды, c1 - удельная теплоемкость воды, T1 - начальная температура воды, Tср - полученная температура, m2 - масса металлического тела, c2 - удельная теплоемкость металла, T2 - температура металла.

Подставим известные значения:

250 г 1 кал/(г°C) (24,5°C - 20°C) = 100 г c2 * (24,5°C - 100°C),

250 г 4 кал/°C = 100 г c2 * (-75,5°C).

Отсюда находим:

c2 = (250 г 4 кал/°C) / (100 г (-75,5°C)) ≈ 0,13 кал/г*°C.

б) При данном условии должна учитываться также удельная теплоемкость алюминиевого стакана. Проведем аналогичные расчеты, но уже учитывая два объекта (вода и стакан) и требуемую удельную теплоемкость металлического тела:

(250 г + 60 г) 1 кал/(г°C) (24,5°C - 20°C) = (100 г + 60 г) c2 * (24,5°C - 100°C),

310 г 4 кал/°C = 160 г c2 * (-75,5°C),

c2 = (310 г 4 кал/°C) / (160 г (-75,5°C)) ≈ 0,65 кал/г*°C.

Таким образом, удельная теплоемкость металлического тела равна примерно 0,13 кал/г°C (для случая без стакана) и 0,65 кал/г°C (с учетом стакана).