Стальную деталь массой 300 г нагрели до высокой температуры, а затем погрузили для закалки в 3 кг машинного...

Для решения этой задачи можно воспользоваться законом сохранения энергии, который в данном случае проявляется в виде равенства количества теплоты, отданного стальной деталью, и количества теплоты, полученного машинным маслом.

1. Выражение для стальной детали:

   • Масса стали ( m_s = 0.3 ) кг (переведем в килограммы для удобства расчетов).
   • Удельная теплоемкость стали ( c_s \approx 500 ) Дж/(кг·°C) (это приближенное значение, так как точное значение может немного отличаться в зависимости от состава стали).
   • Изменение температуры стали ( \Delta T_s = T - T_s ), где ( T = 30 )°C — конечная температура, ( T_s ) — начальная температура стали.

   Количество теплоты, отданное сталью: [ Q_s = m_s \cdot c_s \cdot (T_s - T) ]

2. Выражение для машинного масла:

   • Масса масла ( m_o = 3 ) кг.
   • Удельная теплоемкость масла ( c_o \approx 2000 ) Дж/(кг·°C) (это приближенное значение).
   • Изменение температуры масла ( \Delta T_o = T - 10 )°C.

   Количество теплоты, полученное маслом: [ Q_o = m_o \cdot c_o \cdot (T - 10) ]

3. Применение закона сохранения энергии: [ Q_s = Q_o ] [ m_s \cdot c_s \cdot (T_s - T) = m_o \cdot c_o \cdot (T - 10) ] Подставляем известные значения: [ 0.3 \cdot 500 \cdot (T_s - 30) = 3 \cdot 2000 \cdot (30 - 10) ] [ 150 \cdot (T_s - 30) = 6000 \cdot 20 ] [ 150 \cdot (T_s - 30) = 120000 ] [ T_s - 30 = \frac{120000}{150} = 800 ] [ T_s = 800 + 30 = 830 \text{ °C} ]

Таким образом, начальная температура стальной детали перед погружением в масло составляла приблизительно 830 °C.

Для решения данной задачи необходимо воспользоваться законом сохранения теплоты.

Пусть начальная температура стальной детали равна T градусам Цельсия. Тогда количество теплоты, переданное стальной детали от масла, равно количеству теплоты, полученному маслом от стальной детали.

Масса стальной детали: m1 = 0,3 кг Масса масла: m2 = 3 кг Температура масла до погружения: T1 = 10 C Температура масла и стальной детали при установившемся тепловом равновесии: T2 = 30 C Удельная теплоемкость стали: C1 = 460 Дж/(кгград) Удельная теплоемкость масла: C2 = 2100 Дж/(кгград)

Количество теплоты, переданное стальной детали от масла: Q1 = m1 C1 (T2 - T) = 0,3 460 (30 - T) Количество теплоты, полученное маслом от стальной детали: Q2 = m2 C2 (T - T1) = 3 2100 (T - 10)

Так как количество теплоты, переданное стальной детали от масла, равно количеству теплоты, полученному маслом от стальной детали, то Q1 = Q2

0,3 460 (30 - T) = 3 2100 (T - 10)

138 (30 - T) = 6300 (T - 10)

4140 - 138T = 6300T - 63000

64440 = 6438T

T = 9,99 C

Ответ: начальная температура стальной детали была около 10 C.