Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Keverék hőmérséklete

198
Összekeverünk 5 kg 18 oC és 7 kg 48 oC hőmérsékletű vizet. Mennyi lesz a keverék hőmérséklete? Bizonyítsd, hogy a folyamat megfordítottja nem zajlik le magátől! (A víz fajhője 4200 J/kgK, és a veszteségektől eltekintünk!)
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Középiskola / Fizika

Válaszok

1
Víz 1
`m_1=5 kg`
`T_1=18°C`

Víz 2
`m_2=7 kg`
`T_2=48°C`
`T_(közös)=?`
`c_(víz)=4200 J/(kg*K)` (persze ez is hőmérséklettől függ)

`Q=c*m*\DeltaT`
A fenti képlet leírja, hogy mennyi hőt ad le, vagy fesz fel a rendszer `\DeltaT` nagyágú hőmérsékletváltozás esetén.
A közös hőmérséklettel kifejezve.
A hideg víz melegedni fog, hőt vesz fel, ezért:
Víz 1
`Q_1=c*m_1*(T_k-T_1)`

A melegebb víz feltehetően hőt fog leadni, ezért:
`Q_2=c*m_2*(T_2-T_k)`
(Itt most trükköztem a `DeltaT`-vel, egyikben elöl van a `T_k` másikban hátul, de ez csak az abszolútértékjel elhagyása miatt van. Nem akarom beírni, hogy ne legyen annyira zavaró.)

A Termodinamika I. főtételéből tudjuk, hogy:
`\DeltaE=Q+W`
Mivel munkát nem végzünk a rendszeren, az összes energiaváltozás a hőenergia változásából adódik.
Az energiamegmaradás törvényéből pedig tudjuk, hogy:
`Q_1+Q_2=áll`
azaz:
`|Q_1|=|Q_2|`
(Ha nem hagytam volna el `Q`-k felírásánál az abszolút érték jelet, most nem kellene kitennem, de így szerintem jobban átlátható).
Tehát:

`Q_1=c*m_1*(T_k-T_1)`
és
`Q_2=c*m_2*(T_2-T_k)`,
valamint `|Q_1|=|Q_2|` felhasználásával:
`c*m_1*(T_k-T_1)=c*m_2*(T_2-T_k)`
`c`-vel lehet egyszerűsíteni, stb stb.
Végül kijön, hogy:
`T_k=(m_2*T_2+m_1*T_1)/(m_1+m_2)`
Ez jelen esetben:
`T_k=(7kg*321°K+5kg*291°K)/(5kg+7kg)=35,5°C`

Ha belevesszük a c hőmérséklet függését is:
`c(T=18°c)= 4187 J/(kg*K)` Ez persze körülbelüli érték, mert adatsorban csak a `15°C`-hoz tartozó fajhőt találtam
`c(T=48°C)=4178 J/(kg*K)` (szintén csak az `50°C`-hoz tartozót találtam meg)
`c_1*m_1*(T_k-T_1)=c_2*m_2*(T_2-T_k)`

`T_k=(c_2*m_2*T_2+c_1*m_1*T_1)/(c_1*m_1+c_2*m_2)`
Ekkor `T_k=35,48°C`




Módosítva: 1 éve
0