Пример решения задачи №98.
Для ванны необходимо приготовить V = 320 л воды при температуре t° = 40°С. Из горячего крана смесителя идет вода при = 70°С, а из холодного — при = 15°С. Сколько горячей и холодной воды нужно влить, чтобы приготовить ванну?
Примечание. Обычно, когда спрашивают, сколько надо влить воды или другой жидкости, имеют в виду ее объем и реже — массу. Если вы определите объем жидкости, то, умножив его на ее плотность, найдете и массу. Если вы сомневаетесь, о чем идет речь — о массе или объеме жидкости, уточните у вашего преподавателя или экзаменатора, что спрашивается в вашей задаче. Они должны вам ответить однозначно. В этой задаче мы будем отыскивать объемы горячей и холодной воды.
Решение:
Согласно закону сохранения тепловой энергии количество теплоты отданное горячей водой массой при охлаждении от температуры = 70°С до температуры теплового равновесия t° = 40°С, равно количеству теплоты , полученному холодной водой массой при нагревании от температуры = 15°С до конечной температуры t° = 40°С:
— уравнение теплового баланса.
Здесь , поэтому
где p — плотность воды.
Уравнение (1) содержит два искомых объема: V, и V2. Чтобы их определить, запишем еще одно уравнение, в которое войдут эти же величины. Мы знаем общий объем воды V, которую надо налить в ванну. Очевидно, что он равен сумме объемов горячей и холодной воды: , откуда выразим, например, объем холодной воды :
и подставим (2) в (1). Так мы получим одно уравнение с одним искомым объемом который и определим:
Объем определяется равенством (2):
Для наглядности можно процессы теплообмена изобразить графически, откладывая по оси абсцисс количество теплоты, а по оси ординат — температуру. На рис. 26-1 изображен такой графику.
Произведем вычисления:
Эта задача взята со страницы подробного решения задач по физике, там теория и задачи по всем темам физики, можете посмотреть:
Физика — задачи с решениями и примерами
Возможно вам будут полезны ещё вот эти задачи: