Вопрос задан 03.11.2026 в 18:05. Предмет Физика. Спрашивает Волгунова Екатерина.

6. В калориметре смешиваются три химически не взаимодействующие жидкости массами m1 = 1 кг, m2 = 10 кг, m3 = 5 кг, имеющие соответственно температуры t1 = 6°C, t2 = -40°C, t3 = 60°C. Удельные теплоёмкости жидкостей равны соответственно 2 кДж/(кг·°C), 4 кДж/(кг·°C), 2 кДж/(кг·°C). Определите температуру смеси.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Сат Вера.

Дано:

Массы трёх жидкостей:

  • m1=1m_1 = 1 кг

  • m2=10m_2 = 10 кг

  • m3=5m_3 = 5 кг

Начальные температуры:

  • t1=6∘Ct_1 = 6^\circ C

  • t2=−40∘Ct_2 = -40^\circ C

  • t3=60∘Ct_3 = 60^\circ C

Удельные теплоёмкости:

  • c1=2c_1 = 2 кДж/(кг·°C)

  • c2=4c_2 = 4 кДж/(кг·°C)

  • c3=2c_3 = 2 кДж/(кг·°C)

Найти: конечную температуру смеси tt.

Решение

Поскольку жидкости химически не взаимодействуют, при смешивании происходит теплообмен между ними. Более нагретые жидкости отдают тепло, а более холодные получают его до установления общей температуры.

Предположим, что калориметр теплоизолирован, его собственная теплоёмкость пренебрежимо мала, а фазовых переходов не происходит.

По закону сохранения энергии суммарное количество теплоты, отданное и полученное жидкостями, равно нулю:

Q1+Q2+Q3=0.Q_1+Q_2+Q_3=0.

Количество теплоты для каждой жидкости определяется формулой:

Q=mc(t−t0),Q=mc(t-t_0),

где tt — конечная температура смеси, t0t_0 — начальная температура жидкости.

Тогда уравнение теплового баланса имеет вид:

m1c1(t−t1)+m2c2(t−t2)+m3c3(t−t3)=0.m_1c_1(t-t_1)+m_2c_2(t-t_2)+m_3c_3(t-t_3)=0.

Подставим известные значения:

1⋅2(t−6)+10⋅4(t+40)+5⋅2(t−60)=0.1\cdot2(t-6)+10\cdot4(t+40)+5\cdot2(t-60)=0.

Раскроем скобки:

2t−12+40t+1600+10t−600=0.2t-12+40t+1600+10t-600=0.

Приведём подобные слагаемые:

52t+988=0.52t+988=0.

Отсюда:

52t=−988.52t=-988.
t=−98852=−19∘C.t=\frac{-988}{52}=-19^\circ C.

Проверка

Проверим выполнение теплового баланса.

Первая жидкость охлаждается с 6∘C6^\circ C до −19∘C-19^\circ C:

Q1=1⋅2⋅(−19−6)=−50 кДж.Q_1=1\cdot2\cdot(-19-6)=-50\text{ кДж}.

Вторая жидкость нагревается с −40∘C-40^\circ C до −19∘C-19^\circ C:

Q2=10⋅4⋅(−19+40)=840 кДж.Q_2=10\cdot4\cdot(-19+40)=840\text{ кДж}.

Третья жидкость охлаждается с 60∘C60^\circ C до −19∘C-19^\circ C:

Q3=5⋅2⋅(−19−60)=−790 кДж.Q_3=5\cdot2\cdot(-19-60)=-790\text{ кДж}.

Проверим сумму:

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос