Смешали 5 кг воды, температура которой 70 градусов по Цельсию, и 4 кг воды, температура которой 60 градусов по Цельсию. Определите температуру воды после завершения теплообмена. Потерями тепла пренебречь. Результат округлите до десятых долей градуса. Удельную теплоемкость воды примите равной 4200 J/kg*C (0)

Объяснение:

Дано:

m₁ = 5 кг

m₂ = 4 кг

t₁ = 70°C

t₂ = 60°C

t - ?

1)

Q₁ = m₁·c·(t₁ - t)

Q₂ = m₂·c·(t - t₂)

2)

По уравнению теплового баланса:

Q₁ = Q₂

m₁·c·(t₁ - t) = m₂·c·(t - t₂)

m₁·(t₁ - t) = m₂·(t - t₂)

3)

Подставляем данные:

5·(70 - t) = 4·(t - 60)

360 - 5·t = 4·t - 240

9·t = 600

t = 600/9 ≈ 66,7°C

t3 = 66°C

Объяснение:

Воспользуемся формулой  Q = cmt

Запишем уравнения для трёх случаев:

Q1 = cm1t1

Q2 = cm2t2

Q3 = c(m1+m2)t3      это для случая после перемешивания, теплообмена.

Дальше мы можем приравнять  Q3 = Q2 + Q1, поскольку тепло у нас никуда не девается.

Важно учесть что температуру необходимо считать в Кельвинах, а для это просто прибавляем 273 к нашему Цельсию:

t1 = 70°C + 273 = 343K

t2 = 60°C + 273 = 333K

Осталось посчитать:

4200*(5+4)t3 = 4200*4*333 + 4200*5*343    если вы хорошо знакомы с математикой, то мы можем сократить всё уравнение на 4200, и при этом равенство у нас не нарушится:

9t3 = 1332 + 1715

t3 = 3047/9

t3 = 338 + 5/9  округляя в большую сторону получим

t3 = 339K = 66°C     переведем обратно в Цельсий и получим красявый ответ.

Всем известно, что, если поместить каплю жидкости на плоскую поверхность, она либо растечется по ней, либо примет округлую форму. Причем размер и выпуклость (величина так называемого краевого угла) лежащей капли определяется тем, насколько хорошо она смачивает данную поверхность. Явление смачивания можно объяснить следующим образом. Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твердого тела, жидкость стремится собраться в капельку. Так ведет себя ртуть на стекле, вода на парафине или на «жирной» поверхности. Если же, наоборот, молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твердого тела, жидкость «прижимается» к поверхности, расплывается по ней. Это происходит с каплей ртути на цинковой пластине или с каплей воды на чистом стекле. В первом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность, а во втором — смачивает. Иначе говорят, что в первом случае поверхность по отношению к данной жидкости лиофобна (от греч. лио — растворяю, фобио – бояться), а во втором — лиофильна (филио — любить).

Таким образом, все определяется силой взаимного притяжения молекул жидкости и твердого тела, которая в свою очередь зависит как от природы жидкости, так и от свойств поверхности. Можно ли управлять этими свойствами? Оказывается, да. Растения и животные в процессе эволюции придумали для этого множество остроумных Из них самый очевидный — смазать поверхность тонким слоем вещества, «любящего» или «не любящего» данную жидкость. В случае воды говорят о гидрофильных и гидрофобных покрытиях. Легко проверить, что, если намазать поверхность стекла маслом, ее водоотталкивающие свойства возрастут, а если вместо масла взять мыло – наоборот, уменьшатся.

Именно водоотталкивающая смазка многим животным от излишнего намокания. Например, исследования морских животных и птиц – котиков, тюленей, пингвинов, гагар – показали, что их пуховые волосы и перья обладают гидрофобными свойствами, тогда как остевые волосы зверей и верхняя часть контурных перьев птиц хорошо смачиваются водой. В результате между телом животного и водой создается воздушная прослойка, играющая значительную роль в терморегуляции и теплоизоляции.

Но смазка это еще не все. Немалую роль в явлении смачивания играет и структура поверхности. Шероховатый, бугристый или пористый рельеф может улучшить смачивание. Вспомним, к примеру, губки и махровые полотенца, прекрасно впитывающие воду. Но если поверхность изначально «боится» воды, то развитый рельеф лишь усугубит ситуацию: капельки воды будут собираться на выступах и скатываться.

На этом основан так называемый «эффект лотоса». Лотос издревле почитается на Востоке как символ чистоты — его лепестки всегда остаются сухими и белоснежными. Загадка лотоса объяснилась сравнительно недавно. Оказалось, что дело не только в воскоподобном (гидрофобном) покрытии его лепестков, но и в особой микроструктуре их поверхности. Рельеф лепестка лотоса образован набором холмов и впадин микронного размера, покрытых отдельными «крупинками» гидрофобного вещества диаметром в несколько нанометров. Попав на такую поверхность, капля принимает форму, близкую к сферической, и легко скатывается с нее, унося с собой частицы загрязнений. Похожим образом устроены крылья бабочек и многих других насекомых, для которых защита от избыточной воды жизненно необходима: намокнув, они потеряли бы летать.

«Эффект лотоса» используется в промышленности для создания супергидрофобных самоочищающихся покрытий и красок.

Например, ученые из Массачусетского технологического института (США) недавно разработали «сверхводоотталкивающее» покрытие, состоящее из нескольких слоев микропористой пленки полиэлектролита и кремниевых наночастиц. Ученые признались, что их вдохновил «эффект лотоса».

Объяснение: В жидкости расстояние между молекулами намного меньше чем в газе. Молекулы в жидкости более плотно "упакованы", следовательно единица объёма жидкости будет иметь массу больше.

В начале XX века это делали с машины Линде, которую вы видите на фотографии. Она предназначена для сжижения воздуха. Основные её части – компрессор (электродвигатель с насосом), теплообменник (две свёрнутые спиралью трубки, проходящие одна внутри другой) и термос, внутри которого собирается сжиженный газ. Все детали машины Линде обёрнуты теплоизоляционным материалом, препятствующим поступлению теплоты извне к сжижаемому газу и получающейся жидкости. Вблизи горловины внутренняя трубка оканчивается узким отверстием – дросселем.

Здесь должен быть рисунок

Сжатый компрессором и предварительно охлаждённый воздух поступает во внутреннюю трубку теплообменника и движется вниз. Продавливаясь через дроссель, воздух резко расширяется, совершая работу против сил притяжения своих молекул. Согласно первому закону термодинамики, работа воздуха приводит к уменьшению его внутренней энергии, поэтому он охлаждается.

Из термоса воздух постоянно отсасывается компрессором через широкую трубку. Проходя в промежутке между трубками, этот воздух охлаждает его новые опускающиеся порции. Для этого и служит теплообменник. Этот, уже более холодный воздух, проходя через дроссель и расширяясь, опять совершает работу, и его температура падает ещё сильнее. Через несколько часов работы машины температура воздуха вблизи дросселя уменьшается настолько, что воздух сжижается и его капли падают в термос.