Как найти массу при удельной теплоемкости

Количество вещества, содержащегося в объекте, измеряется его массой, которая является наиболее фундаментальным свойством любого объекта. В этом посте с различными подходами и решенными проблемами будет обсуждаться, как найти массу без ускорения, то есть без использования второго закона Ньютона.

Самый популярный метод определения массы — применение второго закона Ньютона, который включает как силу, так и ускорение. Кроме того, массу можно рассчитать, используя плотность, объем и удельную теплоемкость, а также энергию.

Давайте рассмотрим каждый подход к нахождению массы один за другим.

⇒ Определение массы по плотности:

Наблюдения и советы этой статьи мы подготовили на основании опыта команды плотность объекта — это его единственное в своем роде физическое свойство. Плотность открыл греческий ученый Архимед. Плотность вещества предмета (масса предмета) показывает, сколько места он занимает, т. е. его объем. По сути, это измерение того, насколько плотно или свободно упаковано вещество или материал. В результате этого свойство происходит от массы и объема и может быть выражено как:

Таким образом, массу можно просто определить, если известны плотность и объем объекта или материала. Делая массу предметом уравнения, ее можно вычислить следующим образом:

м = 𝜌V

⇒ Определение массы по удельной теплоемкости:

Количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на один градус Цельсия, называется его удельной теплоемкостью. Когда это утверждение преобразовано в уравнение, уравнение теплоемкости выглядит следующим образом:

Где c обозначает удельную теплоемкость, буква Q обозначает количество выделенного тепла, m обозначает массу вещества, а T обозначает изменение температуры.

Удельная теплота сгорания каждого вещества или материала различна. Массу любого вещества легко найти, если известно значение удельной теплоемкости, а также количество отдаваемого тепла и изменение температуры. Массу в виде удельной теплоемкости можно рассчитать следующим образом:

⇒ Определение массы по кинетической энергии:

Когда объект или частица находится в движении, у них есть тип энергии, известный как кинетическая энергия. Когда к объекту прикладывается сила, считается, что над объектом совершается работа, которая заставляет его ускоряться и набирать кинетическую энергию. В результате, если объект движется, он обладает свойством кинетической энергии. Кинетическая энергия объекта определяется его движением, а также его массой и определяется следующим образом:

Где k обозначает кинетическую энергию, а V обозначает скорость объекта.

Таким образом, масса объекта определяется выражением:

Масса объекта сохраняется согласно закону сохранения массы. Однако абсолютность массы не всегда соответствует действительности.. Это означает, что приведенное выше уравнение действительно только тогда, когда объект движется с низкой или относительно высокой скоростью. Однако, когда объект движется с чрезвычайно высокой скоростью, такой как скорость света, его масса увеличивается. В результате в то время должен применяться принцип относительности Альберта Эйнштейна, а именно:

E = MC²

Согласно приведенному выше уравнению, масса и энергетика по сути, являются одним и тем же физическим лицом и могут быть заменены.

В этом сценарии энергия упоминается как релятивистская кинетическая энергия, а масса упоминается как релятивистская масса.

Следующее уравнение можно использовать для определения релятивистской массы:

Где,

• Масса покоя объекта обозначена m
• его скорость обозначается V 
• а скорость света обозначена буквой c.

Пока что мы рассмотрели, как найти массу без ускорения, используя множество подходов. Итак, давайте посмотрим на несколько решенных кейсов для каждого из них.

Решенные примеры определения массы без ускорения:

Проблема 1: По озеру плывет лодка длиной 3 метра и шириной 2 метра. Когда человек садится в лодку, лодка тонет на 1 см. Затем найдите массу человека.

Решение: Здесь нам даны:

Длина l = 3 м

Ширина b = 2 м

Высота h = 1 см = 0.01 м

Масса M =?

Здесь указаны длина, ширина и высота. В результате объем можно просто найти.

V = фунт-час

∴ V = 3 Х 2 Х 0.01

∴ V = 0.06 м³

Теперь плотность воды составляет 1000 кг / мXNUMX.³.

Таким образом, масса человека составляет:

м = ρV

м = 1000 Х 0.06

∴ м = 60 кг

Таким образом, масса человека, сидящего на лодке, составляет 60 кг.

Задача 2: Рассчитайте массу пробы воды, которая была нагрета от начальной температуры 25 ℃ до конечной температуры 100 ℃ после получения 1200 Дж тепловой энергии.

Решение: Здесь,

Q = 1200 Дж

T_i = 25 ℃

T_f = 100 ℃

∴ 𝛥T = T_f — Т_i  = 100 ℃ -25 ℃ = 75 ℃

А удельная теплоемкость воды c = 4.184 Дж ℃.^-1 g^-1

Теперь масса пробы воды определяется как:

∴ m = 3.8 г

Таким образом, масса пробы воды в данном случае составляет 3.8 г.

Проблема 3: Если KE составляет 80 Дж, а скорость объекта составляет 7 м / с, определите массу объекта.

Решение: Здесь,

K = 80 Дж

v = 7 м / с

Таким образом, масса объекта равна:

∴ м = 3.26 кг

Таким образом, объект со скоростью 7 м / с и кинетической энергией 80 Дж имеет массу 3.26 кг.

Задача 4: объект движется по воздуху со скоростью 0.85 c. Масса объекта в движении составляет 11 кг. Итак, какова масса покоя этого объекта?

Решение: Здесь,

Масса m = 11 кг,

Скорость v = 0.85 c,

Скорость света c = 3 X 10⁸ м/с

Релятивистская масса 

∴ м₀ = 5.8 кг

В результате масса покоя объекта составляет 5.8 кг.