Железный стержень массой 5 кг, нагретый до 550 C, опускается в воду. Сколько теплоты

Условие задачи:

Железный стержень массой 5 кг, нагретый до 550° C, опускается в воду. Сколько теплоты ежесекундно теряет стержень, если за 10 мин он остывает до 45° C?

Задача №5.1.7 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(m=5\) кг, \(t_1=550^\circ\) C, \(\tau_1=10\) мин, \(\tau_2=1\) с, \(t_2=45^\circ\) C, \({Q_2}-?\)

Решение задачи:

Количество теплоты \(Q_1\), теряемое железным стержнем при остывании, определим по формуле:

\[{Q_1} = cm\left( {{t_1} — {t_2}} \right)\;\;\;\;(1)\]

Удельная теплоёмкость железа \(c\) равна 460 Дж/(кг·К).

Найдем тепловую мощность \(N\). Для этого нужно количество теплоты \(Q_1\) поделить на время \(\tau_1\):

\[N = \frac{Q_1}{\tau_1}\;\;\;\;(2)\]

Подставим выражение (1) в формулу (2), тогда:

\[N = \frac{{cm\left( {{t_1} — {t_2}} \right)}}{\tau_1 }\;\;\;\;(3)\]

Теперь, чтобы найти искомое количество теплоты \({Q_2}\), которое ежесекундно теряет стержень, применим следующую формулу:

\[{Q_2} = N{\tau _2}\;\;\;\;(4)\]

Подставим выражение (3) в формулу (4), тогда:

\[{Q_2} = \frac{{cm\left( {{t_1} — {t_2}} \right){\tau _2}}}{{{\tau _1}}}\]

Переведем время остывания \(\tau\) из минут в секунды:

\[10\;мин = 600\;с\]

Посчитаем ответ:

\[{Q_2} = \frac{{460 \cdot 5 \cdot \left( {550 — 45} \right) \cdot 1}}{{600}} = 1936\;Дж \approx 1,94\;кДж\]

Ответ: 1,94 кДж.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

5.1.6 Какая установится температура воды после смешивания 39 л воды при 20 C и 21 л при 60 C?
5.1.8 Сколько литров воды при 100 C нужно добавить к воде при 20 C, чтобы получить
5.1.9 В стакане было 50 г воды при температуре 20 C. В него долили 100 г воды при температуре