Для решения данной задачи мы можем использовать уравнение для количества теплоты, выделяемого при остывании:
[ Q = mc\Delta T ]
где:
- ( Q ) — количество теплоты,
- ( m ) — масса вещества (воды и стекла),
- ( c ) — удельная теплоемкость вещества,
- ( \Delta T ) — изменение температуры.
Для воды:
- Удельная теплоемкость воды ( c_{\text{воды}} \approx 4200 \, \text{Дж/(кг·К)} )
- Масса воды можно найти, зная, что плотность воды приблизительно равна ( 1000 \, \text{кг/м}^3 ). Так как объем воды составляет 3 литра, или 0.003 м³, масса воды будет ( m_{\text{воды}} = 1000 \, \text{кг/м}^3 \times 0.003 \, \text{м}^3 = 3 \, \text{кг} ).
Для стекла:
- Удельная теплоемкость стекла ( c_{\text{стекла}} \approx 840 \, \text{Дж/(кг·К)} )
- Масса стеклянной банки дана как 200 г, или 0.2 кг.
Температурное изменение ( \Delta T ) составляет ( 90 - 20 = 70 ) градусов Цельсия.
Теперь подставляем все данные в уравнение для воды и стекла отдельно:
[ Q{\text{воды}} = m{\text{воды}} \times c_{\text{воды}} \times \Delta T = 3 \, \text{кг} \times 4200 \, \text{Дж/(кг·К)} \times 70 \, \text{К} = 882000 \, \text{Дж} ]
[ Q{\text{стекла}} = m{\text{стекла}} \times c_{\text{стекла}} \times \Delta T = 0.2 \, \text{кг} \times 840 \, \text{Дж/(кг·К)} \times 70 \, \text{К} = 11760 \, \text{Дж} ]
Общее количество теплоты, выделяемое банкой и водой:
[ Q{\text{общ}} = Q{\text{воды}} + Q_{\text{стекла}} = 882000 \, \text{Дж} + 11760 \, \text{Дж} = 893760 \, \text{Дж} ]
Окончательный ответ: при остывании горячей воды в стеклянной банке от 90 до 20 градусов Цельсия выделяется примерно 893760 джоулей теплоты.