Problema Fenomene Termice

[nicoleta]

Salut!Ma numesc Nicoleta,sunt in cls a8a si am o rugaminte daca ma poate ajuta cineva intr-o problema de fizica.
-O bucata de fier cu masa de 200g si temperatura de 100 grade Celsius este introdusa intr-un calorimetru in care se afla 100g apa cu temperatura de 30grade Celsius.
-Sa se calculeze capacitatea calorica a calorimetrului,daca temperatura de echilibru este de 40 grade Celsius.
-Se cunosc:caldura specifica a apei=4200 J/kgK si caldura specifica a fierului=460 J/kgK

Rezultatul este 132 J/K. As dori sa mi se explice cum si de ce se ajunge la acest rezultat.

Multumesc anticipat!

[Electron]

Bine ai venit nicoleta!

Tu ai inteles ce se petrece in aceasta problema? Ia explica sa vedem si noi care e starea initiala si starea finala a sistemului si ce schimburi de caldura au loc in problema.

Spor.

e-

[nicoleta]

Nu am inteles problema,tocmai din acest motiv am nevoie de ajutor.

[nicoleta]

La orele de fizica de la scoala profesoara ne preda sumar,incepand o problema si lasand pe seama noastra sa rezolvam mai departe.M-am descurcat pana acum cu ajutorul formulelor,explicatiilor din carte dar acum m-am poticnit la aceasta problema..pe care nu o inteleg,automat nici s-o rezolv.As dori o explicatie a ei cat si a rezultatului si cum se ajunge la el.

[florin_try]

 
Dar daca a spus ca nu stie, ar trebui sa ii explicati, asa incit la urmatoarea problema de genul asta sa stie cum se face.

Cind amesteci (sau pui in contact) 2 corpuri cu temperaturi diferite, corpul mai cald se va raci un pic, cel rece se va incalzi un pic, si dupa un timp ajung la aceeasi temperatura. Asta o stii din experienta de zi cu zi.

Fierul initial e la temperatura mai mare decit apa din calorimetru initial. (prin "initial" inteleg inainte de a le amestece)
Fierul va ceda niste caldura care va fi acceptata de apa si de calorimetru, asa incit tot ansamblu fier+apa+restul calorimetrului sa ajunga in final la 40 grade. Presupunem ca nu se pierde caldura in mediu.

Caldura cedata de fier este: Q1 = -m1*c1*(T_echilibru-T1_initial)
unde:
m1 = masa Fier introdusa = 200g = 0.2Kg
c1 = capacitate calorica fier in J/grad/g = 460 J/kg/grad
T1_initial = temperature Fe initial = 100C
T_echilibru = Temperatura finala = 40C
Semnul minus e pentru ca e caldura cedata, ca sa iasa Q1 numar pozitiv.

Caldura primita de apa este: Q2 = m2*c2*(T_echilibru-T2_initial)
unde:
m2 = masa apa in calorimetru  = 100g = 0.1Kg
c3 = capacitate calorica fier in J/grad/g = 4200  J/kg/grad
T2_initial = temperature apei initial = 30C
T_echilibru = Temperatura finala = 40C

Caldura primita de calorimetru este Q_cal = C * (T_echilibru-T2_initial)
unde
C = Capacitatea calorica a calorimetrului in J/grad (atentie, are unitati diferite ca a apei si ferului deoarece nu mai e raportat la masa de substanta)
T2_initial = temperature calorimetrului initial = 30C
T_echilibru = Temperatura finala = 40C

Ecuatia de bilant termic este: Q_cedat = Q_primit.
De cedat cedeaza ferul, de primit primeste apa + calorimetru, sau: Q1 = Q2 + Q_cal 

Adica:

-m1*c1*(T_echilibru-T1_initial) =  m2*c2*(T_echilibru-T2_initial) +  C * (T_echilibru-T2_initial)

unde singura necunosuta este C.

Pentru completare inlocuiesc si numeric:

-0.2 * 460 * (40-100) = 0.1 * 4200 * (40-30 ) + C*(40-30)  [verifica si tu unitatile]
Ai sa vezi ca rezolvind mai sus da intr-adevar C=132 J/K.

Mult succes la alte probleme !

[nicoleta]

Multumesc frumos pentru raspuns lui sau d-lui Florin!M-a ajutat foarte mult pentru ca am inteles.