Часть II
Примените полученные знания
Задача 1. (Образец) В стеклянный стакан массой 150 г и начальной температурой 18°С наливают 180 г кипятка. Какова будет температура воды и стакана после установления теплового равновесия? Теплообмен с окружающей средой не учитывается.

#### Дано

mстакан = 150г = 0,15кг,
mвода = 180г = 0,18кг,
tстакан = 18°C,
tвода = 100°C,
cстекло = 840
c
кг · °С
,
cвода = 4200
c
кг · °С
.
θ – ?
(θ – от греч.: тета)

#### Решение

Обозначим установившуюся температуру теплового равновесия, то есть конечную температуру воды и стекла через θ. В этом случае количество теплоты, которое стеклянный стакан с начальной температурой t1 получает от кипятка при его нагревании до установившегося состояния θ, можно выразить следующим образом:
Qстакан = cстекло mстакан (θ – tстакан).
Количество теплоты, переданное стакану кипятком (tвода = 100°C) при ее охлаждении до установившейся температуры θ, равно:
Qвода= cводаmвода(θ – tвода).
Из уравнения теплового баланса получаем:
Qвода = – Qстакан или cводаmвода( θ – tвода) = cстеклоmстакан(tстакан – θ).
Из уравнения определяется установившаяся температура:
cстекло mстаканθ – cстеклоmстакан tстакан = cвода mвода tвода – cвода mвода θ
cвода mвода tвода + cстекло mстакан tстакан = cстекло mстаканθ + cвода mвода θ
θ =
cводаmводаtвода + cстеклоmстаканtстакан
cстекло mстакан + cвода mвода
.

#### Вычисления

0 =
4200 · 0,18 · 100 + 840 · 0,15 · 18
840 · 0,15 + 4200 · 0,18
·
Дж
кг · °C
· кг · °C
Дж
кг · °C
· кг
= 88,3°C.
Ответ: θ = 88,3°C
Задача 2. Лала для приготовления дюшберы наливает в стеклянную кастрюлю массой 1,5 кг и температурой 20°C 1,4 кг кипятка. После установления теплового равновесия температура воды и стеклянной кастрюли стала равной 86°С. Теплообмен с окружающей средой не учитывается.
Обсудите:
Чему равна удельная теплоемкость стеклянной кастрюли?
Проверьте полученные знания
1. Почему при соприкосновении двух тел разной температуры между ними возникает тепловое равновесие?
2. В чем заключается физическая сущность закона сохранения энергии между телами в изолированной системе?
3. Какое количество воды с температурой 5°С следует добавить к 40 кг кипятка, чтобы установившаяся температура смеси была 64°C?
4. В керамическую чашку массой 140 г и температурой 20°С налили 234 г кипятка. После достижения теплового равновесия установившаяся температура чашки и воды составила 92°С. Определить удельную теплоемкость керамики (теплообмен с окружающей средой не учитывается).