Перышкин

Параграф 9 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)

Перышкин, Иванов

8 класс

Класс

Предмет

Физика

Автор

Перышкин, Иванов

Оцени решение

← Предыдущий Следующий →

Сообщить об ошибке

Параграф 9 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)

Задача

Что нужно знать, чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для нагревания тела?
Как рассчитывают количество теплоты, сообщённое телу при его нагревании или выделяющееся при его охлаждении?
В каком случае выполняется равенство?

Задание. Придумайте несколько задач, используя данные таблицы 1. Обменяйтесь с товарищем условиями задач и решите их.

Упражнение 8

Какое количество теплоты необходимо передать льду массой $$1{,}5\ \text{кг}$$ при температуре $$-30\ ^\circ\text{С}$$ для его нагревания на $$20\ ^\circ\text{С}$$?
Вода массой $$2\ \text{кг}$$ остыла от $$95$$ до $$25\ ^\circ\text{С}$$. На сколько при этом изменилась её внутренняя энергия?
На рисунке 22 приведён график зависимости температуры медного тела от переданного ему количества теплоты. Какова масса тела?
В стеклянный стакан массой $$120\ \text{г}$$ налили $$200\ \text{г}$$ молока при температуре $$80\ ^\circ\text{С}$$. Какое количество теплоты выделится при охлаждении стакана с молоком до $$20\ ^\circ\text{С}$$?
Мальчик налил в аквариум $$10\ \text{л}$$ воды при температуре $$10\ ^\circ\text{С}$$. Затем он долил воду при температуре $$40\ ^\circ\text{С}$$, и в аквариуме установилась температура $$20\ ^\circ\text{С}$$. Определите объём воды, долитой в аквариум.
Ученик провёл физический эксперимент: в воду массой $$250\ \text{г}$$ опустил нагретое в кипящей воде до $$100\ ^\circ\text{С}$$ металлическое тело массой $$100\ \text{г}$$. Начальная температура воды $$20\ ^\circ\text{С}$$, после установления теплового равновесия температура стала $$24{,}5\ ^\circ\text{С}$$. Определите по данным опыта удельную теплоёмкость металлического тела, если:
а) теплообменом с окружающей средой и сосудом можно пренебречь;
б) вода налита в алюминиевый стакан массой $$60\ \text{г}$$, а теплообменом с окружающей средой можно пренебречь.

Подробный ответ

1. Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для нагревания тела, нужно знать удельную теплоёмкость вещества, массу тела и изменение температуры.

2. Количество теплоты при нагревании или охлаждении вычисляют по формуле:

$$Q=cm\Delta t$$

где $$c$$ — удельная теплоёмкость, $$m$$ — масса тела, $$\Delta t=t_2-t_1$$ — изменение температуры.

3. Равенство выполняется, если теплообмен происходит в замкнутой системе, не обменивающейся энергией с внешними телами. Тогда количество теплоты, отданное одними телами, равно количеству теплоты, полученному другими:

$$Q_{\text{отд}}=Q_{\text{пол}}$$

При этом уменьшение внутренней энергии одних тел равно увеличению внутренней энергии других.

Упражнение 8

$$\Delta t=20^\circ\text{C}$$

$$Q=cm\Delta t$$

$$Q=2100\cdot1{,}5\cdot20=63000\ \text{Дж}=63\ \text{кДж}$$

Ответ: 63 кДж.

При охлаждении воды внутренняя энергия уменьшается на величину отданного количества теплоты:

$$\Delta U=cm(t_1-t_2)$$

$$\Delta U=4200\cdot2\cdot(95-25)=588000\ \text{Дж}=588\ \text{кДж}$$

Ответ: 588 кДж.

По графику: $$Q=8000\ \text{Дж}$$, $$\Delta t=40^\circ\text{C}$$. Тогда

$$Q=cm\Delta t$$

$$m=\frac{Q}{c\Delta t}=\frac{8000}{420\cdot40}=0{,}5\ \text{кг}$$

Ответ: 0,5 кг.

Количество теплоты, выделившееся при охлаждении стакана с молоком, равно суммарному количеству теплоты, отданному молоком и стаканом:

$$Q=(c_{\text{м}}m_{\text{м}}+c_{\text{ст}}m_{\text{ст}})\Delta t$$

$$\Delta t=80-20=60^\circ\text{C}$$

$$Q=(4420\cdot0{,}2+840\cdot0{,}12)\cdot60$$

$$Q=(884+100{,}8)\cdot60=59088\ \text{Дж}\approx59\ \text{кДж}$$

Ответ: 59 кДж.

Составим уравнение теплового баланса:

$$cm_1(t-t_1)=cm_2(t_2-t)$$

Так как вода одна и та же, $$c$$ сокращается:

$$m_1(t-t_1)=m_2(t_2-t)$$

$$m_2=m_1\frac{t-t_1}{t_2-t}$$

$$m_2=10\cdot\frac{20-10}{40-20}=5\ \text{л}$$

Ответ: 5 л.

а) Теплообменом с окружающей средой и сосудом пренебрегаем.

$$c_{\text{в}}m_{\text{в}}(t-t_{\text{в}0})+c_{\text{т}}m_{\text{т}}(t-t_{\text{т}0})=0$$

$$c_{\text{т}}=-\frac{c_{\text{в}}m_{\text{в}}(t-t_{\text{в}0})}{m_{\text{т}}(t-t_{\text{т}0})}$$

$$c_{\text{т}}=-\frac{4200\cdot0{,}25\cdot(24{,}5-20)}{0{,}1\cdot(24{,}5-100)}\approx625{,}8\ \text{Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)}$$

б) Учитываем нагрев алюминиевого стакана:

$$c_{\text{в}}m_{\text{в}}(t-t_{\text{в}0})+c_{\text{т}}m_{\text{т}}(t-t_{\text{т}0})+c_{\text{Al}}m_{\text{Al}}(t-t_{\text{в}0})=0$$

$$c_{\text{т}}=-\frac{c_{\text{в}}m_{\text{в}}(t-t_{\text{в}0})+c_{\text{Al}}m_{\text{Al}}(t-t_{\text{в}0})}{m_{\text{т}}(t-t_{\text{т}0})}$$

$$c_{\text{т}}=-\frac{4200\cdot0{,}25\cdot(24{,}5-20)+920\cdot0{,}06\cdot(24{,}5-20)}{0{,}1\cdot(24{,}5-100)}\approx658{,}7\ \text{Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)}$$

Ответ: а) 625,8 Дж/(кг·°C); б) 658,7 Дж/(кг·°C).