Чтобы охладить выточенную из стали деталь, имеющую температуру 100 °С, ее погрузили в 460 г воды, имеющей температуру 12 °С. Определите массу детали, если известно, что в процессе теплообмена вода нагрелась до 16 °С. (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг*°С, удельная теплоемкость стали 460 Дж/кг*°С.)

Хорошо, давайте решим данный физический вопрос.

У нас есть два объекта - деталь из стали и вода. При теплообмене деталь охлаждается, а вода нагревается. Мы хотим найти массу детали.

Для решения данной задачи мы можем использовать закон сохранения теплоты, согласно которому тепло, переданное от теплого тела к холодному телу, равно теплоте обратного процесса. В нашем случае, тепло, переданное от детали к воде при охлаждении, равно теплоте, которую вода поглотила и в результате нагрелась.

Выразим теплоту, переданную от детали к воде, используя формулу:

Q = mcΔT

где Q - теплота, m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

В первом случае, теплота передана от детали к воде:

Q1 = m1c1ΔT1

где m1 - масса детали, c1 - удельная теплоемкость стали, ΔT1 - изменение температуры для детали (100 °C - 16 °C = 84 °C).

Во втором случае, теплота поглощена водой:

Q2 = m2c2ΔT2

где m2 - масса воды, c2 - удельная теплоемкость воды, ΔT2 - изменение температуры для воды (16 °C - 12 °C = 4 °C).

Мы знаем, что теплота, переданная от детали к воде, равна теплоте, поглощенной водой:

Q1 = Q2

m1c1ΔT1 = m2c2ΔT2

Мы также знаем значения всех переменных, кроме m1. Давайте решим уравнение для m1:

m1 = m2c2ΔT2 / (c1ΔT1)

Теперь мы можем подставить известные значения:

m1 = (460 г) * (4200 Дж/кг*°С) * (4 °C) / ((460 Дж/кг*°С) * (84 °C))

Выполняя расчеты, получим:

m1 ≈ 4.66 г

Таким образом, масса детали составляет около 4.66 г.