В латунном калориметре массой 0,2 кг содержится 0,5 л воды при температуре 100°С. На сколько и как изменится внутренняя энергия калориметра с водой при понижении температуры до 20°С? В алюминиевый калориметр массой 40 г налили 240 г воды при температуре 288 К. После того как брусок из свинца массой 100 г и температурой 100°С поместили в калориметр с водой, там установилась температура 289 К. Составьте уравнение теплового баланса и определите удельную теплоемкость свинца. Для нагревания 200 г ртути на 58,8°С потребовалось такое же количество теплоты, как и для нагревания 50 г воды на 7 К. Определите по этим данным удельную теплоемкость ртути.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для расчета изменения внутренней энергии калориметра с водой при понижении температуры до 20°C, воспользуемся формулой:

ΔQ = m c ΔT

где ΔQ - изменение внутренней энергии, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Для воды: m = 0,5 кг, c = 4200 Дж/(кг*°C), ΔT = 100°C - 20°C = 80°C

ΔQ = 0,5 4200 80 = 168000 Дж

Для составления уравнения теплового баланса в алюминиевом калориметре с водой после добавления бруска из свинца, воспользуемся формулой:

m1 c1 (T1 - Tс) + m2 c2 (T2 - Tс) = 0

где m1, c1, T1 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура воды; m2, c2, T2 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура свинца; Tс - конечная температура.

Подставляем известные значения: m1 = 0,24 кг, c1 = 4200 Дж/(кг*°C), T1 = 288 K; m2 = 0,1 кг, c2 = ?, T2 = 100°C = 373 K, Tс = 289 K.

0,24 4200 (289 - 289) + 0,1 c2 (373 - 289) = 0

0 + 840 (373 - 289) = -0,1 c2 * 84

840 84 = 0,1 c2 * 84

70560 = 8,4 * c2

c2 = 8400 Дж/(кг*°C)

Для определения удельной теплоемкости ртути, воспользуемся формулой:

m1 c1 ΔT1 = m2 c2 ΔT2

где m1 = 200 г, ΔT1 = 58,8°C, m2 = 50 г, ΔT2 = 7 K, c1 = ?, c2 = 4200 Дж/(кг*°C)

200 c1 58,8 = 50 4200 7

c1 = 2100 Дж/(кг*°C)

Таким образом, удельная теплоемкость ртути равна 2100 Дж/(кг*°C).