Уточнение деталей вопроса

В калориметр было налито 450 г воды, температура которой 20 °С. Когда в эту воду погрузили 200 г железных опилок, нагретых до 100 °С, температура воды

Ответ на вопрос

выросла до 30 °С. Какова была начальная температура железных опилок?

Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения теплоты. Согласно этому закону, количество теплоты, выделившееся при охлаждении железных опилок, должно быть равно количеству теплоты, поглощенному водой и калориметром.

Известно, что масса воды в калориметре составляет 450 г, а начальная температура воды была 20 °С. Также известно, что масса железных опилок составляет 200 г, а их начальная температура неизвестна.

Для расчета начальной температуры железных опилок необходимо использовать формулу:

Qж = Qв + Qк

где Qж — количество теплоты, выделившееся при охлаждении железных опилок;
Qв — количество теплоты, поглощенное водой;
Qк — количество теплоты, поглощенное калориметром.

Количество теплоты, поглощенное водой, можно вычислить по формуле:

Qв = mв * cв * ΔTв

где mв — масса воды;
cв — удельная теплоемкость воды (1 кал/град);
ΔTв — изменение температуры воды.

Подставляя известные значения, получим:

Qв = 450 г * 1 кал/град * (30 °С — 20 °С) = 4500 кал

Количество теплоты, поглощенное калориметром, можно считать пренебрежимо малым, так как его масса и удельная теплоемкость значительно меньше, чем у воды и железных опилок.

Таким образом, остается вычислить количество теплоты, выделившееся при охлаждении железных опилок. Для этого необходимо использовать формулу:

Qж = mж * cж * ΔTж

где mж — масса железных опилок;
cж — удельная теплоемкость железа (0,11 кал/град);
ΔTж — изменение температуры железных опилок.

Подставляя известные значения, получим:

Qж = 200 г * 0,11 кал/град * (100 °С — Тж)

где Тж — начальная температура железных опилок.

Таким образом, уравняв количество теплоты, получим:

200 г * 0,11 кал/град * (100 °С — Тж) = 4500 кал

Решая уравнение, получим:

Тж = 100 °С — 20,45 °С ≈ 79,55 °С

Таким образом, начальная температура железных опилок составляла около 79,55 °С.