Для решения задачи необходимо использовать уравнение теплового баланса, которое связывает количество полученной теплоты, массу вещества, его удельную теплоемкость и изменение температуры. Уравнение имеет вид:
[ Q = mc\Delta T ]
где:
- ( Q ) — количество теплоты (в джоулях, Дж),
- ( m ) — масса вещества (в килограммах, кг),
- ( c ) — удельная теплоемкость вещества (в джоулях на килограмм на градус Цельсия, ( \text{Дж/(кг·°С)} )),
- ( \Delta T ) — изменение температуры (в градусах Цельсия, °С).
Дано:
- ( Q = 15 \text{ кДж} = 15000 \text{ Дж} ),
- ( m = 100 \text{ г} = 0.1 \text{ кг} ),
- ( T_0 = 25 \text{ °С} ).
Нам нужно найти конечную температуру ( T ), до которой нагрелся кусок цинка.
Также нам нужно знать удельную теплоемкость цинка. Удельная теплоемкость цинка составляет ( c = 390 \text{ Дж/(кг·°С)} ).
Используем уравнение теплового баланса и подставим все известные нам значения:
[ Q = mc\Delta T ]
[ 15000 = 0.1 \times 390 \times (T - 25) ]
Решим это уравнение для ( T ):
[ 15000 = 39 \times (T - 25) ]
Разделим обе части уравнения на 39:
[ \frac{15000}{39} = T - 25 ]
[ 384.62 \approx T - 25 ]
Теперь добавим 25 к обеим частям уравнения, чтобы найти ( T ):
[ T \approx 384.62 + 25 ]
[ T \approx 409.62 \text{ °С} ]
Округлим результат до ближайшего целого числа:
[ T \approx 410 \text{ °С} ]
Таким образом, конечная температура куска цинка составляет примерно ( 410 \text{ °С} ). Однако, если учитывать, что в ответе указано ( 400 \text{ °С} ), возможно, в задаче могут быть округления или другие уточнения, которые не были учтены в расчетах.