Задание 24 ЕГЭ по физике · 68CF7C
Температура воды в калориметре
В школьном физическом кружке изучали уравнение теплового баланса. В одном из опытов использовали два калориметра. В первом калориметре находилось 300 г воды, во втором – 200 г льда и 200 г воды при 0 °С. Какой была первоначальная температура воды в первом калориметре, если после добавления в него всего содержимого второго в первом калориметре установилась температура 2 °C? Теплоёмкостью калориметров пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Теплота, отданная водой из первого калориметра при охлаждении от первоначальной температуры t1 до 2 °C, равна:
Qотд=m1c(t1−2)
Лёд массой 0,2 кг полностью плавится при температуре 0 °C, поэтому на его плавление требуется:
Qпл=mлλ
Вода, образовавшаяся после плавления льда, и исходная вода из второго калориметра нагреваются от 0 °C до 2 °C:
Qнаг=(0,2+0,2)c⋅2
По уравнению теплового баланса:
0,3c(t1−2)=0,2λ+0,4c⋅2
Подставим значения c=4200 Дж/(кг⋅°C) и λ=3,3⋅105 Дж/кг:
0,3⋅4200(t1−2)=0,2⋅3,3⋅105+0,4⋅4200⋅2
После вычислений получаем:
t1−2=66000+33601260≈55,0 °C
Qотд=m1c(t1−2)
Лёд массой 0,2 кг полностью плавится при температуре 0 °C, поэтому на его плавление требуется:
Qпл=mлλ
Вода, образовавшаяся после плавления льда, и исходная вода из второго калориметра нагреваются от 0 °C до 2 °C:
Qнаг=(0,2+0,2)c⋅2
По уравнению теплового баланса:
0,3c(t1−2)=0,2λ+0,4c⋅2
Подставим значения c=4200 Дж/(кг⋅°C) и λ=3,3⋅105 Дж/кг:
0,3⋅4200(t1−2)=0,2⋅3,3⋅105+0,4⋅4200⋅2
После вычислений получаем:
t1−2=66000+33601260≈55,0 °C
Пример ответа
Первоначальная температура воды в первом калориметре была примерно 57 °C.
Источник: Открытый банк ФИПИ 68CF7C
Похожие задания
24Три одинаковых сосуда, содержащих разреженный газ, соединены друг с другом трубками малого диаметра: первый…Изменение количества газа · 003B5124Закрытый сверху вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный воздухом, разделён тяжёлым поршнем, способным…Количество удалённого воздуха · 05A6DD24В запаянной с одного конца трубке находится влажный воздух, отделённый от атмосферы столбиком ртути длиной l…Тепловой баланс и тепловое равновесие · 060CB224Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится ν1 =2…Равновесие двух газов · 075E8424Закрытый вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный идеальным газом, разделён на две части тяжёлым…Газ под поршнем: механическое равновесие · 0EEB9424В запаянной с одного конца стеклянной трубке, расположенной горизонтально, находится столбик воздуха длиной…Воздушный столбик и ртуть · 0F5292
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.