Номер 3, страница 440 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.
Тип: Учебник
Серия: алгоритм успеха
Издательство: Просвещение
Год издания: 2011 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами
ISBN: 978-5-09-091742-1
Популярные ГДЗ в 10 классе
Задания к главе 7 «Основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики». Задания по проектной и исследовательской деятельности. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 3, страница 440.
№3 (с. 440)
Условие. №3 (с. 440)
скриншот условия

3. Подготовьте реферат на тему истории открытия закона сохранения энергии. Опишите опыт Джоуля. Через систему поиска сайта http://gotourl.ru/7148 найдите материалы по теме «Закон сохранения энергии» (раздел «История открытия»).
Решение. №3 (с. 440)
Решение
История открытия закона сохранения энергии
Закон сохранения энергии, один из фундаментальных законов природы, гласит, что энергия изолированной системы сохраняется во времени. Она не может быть создана или уничтожена, а только преобразована из одной формы в другую. Идеи о сохранении некоторой величины в физических процессах восходят к античным философам, но научное становление закона произошло в XIX веке.
Первые шаги были сделаны в механике. Галилео Галилей, изучая колебания маятника, заметил, что высота подъема шарика зависит от его начальной высоты, что указывало на взаимопревращение высоты (потенциальной энергии) и скорости (кинетической энергии). В конце XVII века Готфрид Лейбниц ввел понятие «живой силы» ($mv^2$), которая, по его мнению, сохранялась в упругих столкновениях.
Решающий прорыв произошел в XIX веке с развитием термодинамики, когда несколько ученых независимо друг от друга пришли к идее эквивалентности теплоты и работы. Немецкий врач Юлиус Роберт фон Майер в 1842 году на основе физиологических наблюдений первым предположил, что теплота и механическая работа — это различные проявления одной и той же «силы» (энергии) и рассчитал их эквивалент. Английский физик Джеймс Прескотт Джоуль в 1843–1850 годах провел серию точных экспериментов, чтобы количественно доказать эту эквивалентность, его опыты стали классическим подтверждением закона. А немецкий ученый Герман фон Гельмгольц в 1847 году в своей работе «О сохранении силы» дал наиболее общую математическую формулировку закона, распространив его на химические, электрические и другие явления и показав его универсальный характер.
Таким образом, закон сохранения энергии был установлен благодаря усилиям многих ученых, которые работали в разных областях науки, что подчеркивает его фундаментальность.
Опыт Джоуля
Классический опыт Джеймса Джоуля по определению механического эквивалента теплоты стал ключевым экспериментальным доказательством закона сохранения энергии. Установка состояла из калориметра — сосуда с водой, тщательно изолированного от окружающей среды для минимизации потерь тепла. Внутри сосуда находилась крыльчатка (система лопастей), которую можно было приводить во вращение с помощью падающих грузов, соединенных с ней через систему блоков.
Процесс эксперимента проходил в несколько этапов. Сначала грузы известной массы $m$ поднимали на определённую высоту $h$, сообщая им потенциальную энергию $E_p = mgh$, где $g$ — ускорение свободного падения. Затем грузы отпускали, и они, падая, приводили во вращение крыльчатку в калориметре. Вращающиеся лопасти перемешивали воду, и за счет сил трения механическая работа, совершаемая падающими грузами, превращалась во внутреннюю энергию воды, что приводило к её нагреванию. Наконец, с помощью чувствительного термометра измерялось итоговое изменение температуры воды $\Delta T$.
Джоуль исходил из предположения, что вся работа $W = mgh$, совершённая силой тяжести при падении грузов, переходит в теплоту $Q$, поглощенную водой. Количество этой теплоты можно рассчитать по формуле $Q = cM\Delta T$, где $c$ — удельная теплоемкость воды, а $M$ — масса воды в калориметре. Многократно повторяя падение грузов, Джоуль добивался заметного повышения температуры и с высокой для своего времени точностью установил, что для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия требуется совершить механическую работу, примерно равную 4,18 Дж. Эта величина получила название механического эквивалента теплоты.
Таким образом, опыт Джоуля наглядно продемонстрировал, что теплота является одной из форм энергии и что механическая энергия может количественно переходить в тепловую, подтвердив универсальность закона сохранения энергии.
Ответ: Отчет по истории открытия закона сохранения энергии и описание опыта Джоуля представлены выше. Ключевые моменты: закон был сформулирован в середине XIX века благодаря работам Майера, Джоуля и Гельмгольца. Он гласит, что энергия не создается и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую. Эксперимент Джоуля с вращающейся в воде крыльчаткой количественно доказал эквивалентность механической работы и теплоты, что стало важнейшим подтверждением этого фундаментального закона природы.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 3 расположенного на странице 440 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №3 (с. 440), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.