Номер 3, страница 38 - гдз по химии 7 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Чингиз и Алина проводили исследование, как быстро охлаждается вода. Они поместили стакан с водой в холодильник и измеряли температуру через каждые 2 минуты. В результате они получили такие данные:

Время (мин) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Температура (o C) 24 18 13 9 6 4 3 0 0 0 0

Задание:

а) Постройте график зависимости температуры и времени.

б) Какой будет температура на: 5-й мин; 11-й мин; 15-й мин?

в) Почему с 14-й по 20-й минуту температура не изменяется?

Дано:

Таблица зависимости температуры воды от времени охлаждения:

Время, $\text{t}$ (мин): 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20

Температура, $\text{T}$ (o C): 24, 18, 13, 9, 6, 4, 3, 0, 0, 0, 0

Найти:

а) Построить график зависимости $T(t)$.

б) Найти температуру $\text{T}$ на 5-й, 11-й, 15-й минутах.

в) Объяснить, почему температура не меняется с 14-й по 20-ю минуту.

Решение:

а) Для построения графика зависимости температуры от времени необходимо начертить систему координат. По горизонтальной оси (оси абсцисс) отложим время $\text{t}$ в минутах, а по вертикальной оси (оси ординат) — температуру $\text{T}$ в градусах Цельсия. Далее, используя данные из таблицы, отметим точки на координатной плоскости: (0; 24), (2; 18), (4; 13), (6; 9), (8; 6), (10; 4), (12; 3), (14; 0), (16; 0), (18; 0), (20; 0). Соединив эти точки плавной линией, мы получим график. График показывает, что сначала вода охлаждается быстро, а затем скорость охлаждения замедляется. С 14-й минуты температура перестаёт изменяться.

Ответ: График строится по точкам из таблицы, где по оси абсцисс откладывается время в минутах, а по оси ординат — температура в o C. Точки соединяются плавной линией.

б) Для определения температуры в моменты времени, отсутствующие в таблице, используем построенный график и метод интерполяции (нахождения промежуточных значений).

На 5-й минуте: Этот момент времени находится между 4-й (13 o C) и 6-й (9 o C) минутами. Предполагая, что на этом коротком участке температура изменяется примерно линейно, можно рассчитать среднее значение или найти его по графику. Температура на 5-й минуте будет находиться примерно посередине между 13 o C и 9 o C. Более точный расчет: за 2 минуты (с 4-й по 6-ю) температура упала на $13 - 9 = 4$ o C. Значит, за одну минуту она падает примерно на $4/2=2$ o C. Тогда на 5-й минуте температура будет $T(5) \approx T(4) - 2 \text{o C} = 13 - 2 = 11$ o C.

На 11-й минуте: Этот момент времени находится между 10-й (4 o C) и 12-й (3 o C) минутами. За 2 минуты температура упала на $4 - 3 = 1$ o C. Значит, за одну минуту она падает примерно на $1/2=0.5$ o C. Тогда на 11-й минуте температура будет $T(11) \approx T(10) - 0.5 \text{o C} = 4 - 0.5 = 3.5$ o C.

На 15-й минуте: Этот момент времени находится между 14-й (0 o C) и 16-й (0 o C) минутами. Поскольку температура в обеих точках равна 0 o C, на всём промежутке между ними она также равна 0 o C.

Ответ: На 5-й минуте температура будет примерно 11 o C; на 11-й минуте – примерно 3.5 o C; на 15-й минуте – 0 o C.

в) Температура 0 o C — это точка замерзания (или кристаллизации) воды. Начиная с 14-й минуты, когда температура воды достигла 0 o C, начался процесс её перехода из жидкого состояния в твёрдое (лёд). Этот процесс называется фазовым переходом. Во время фазового перехода температура вещества остаётся постоянной до тех пор, пока всё вещество не изменит своё агрегатное состояние. Вся энергия, которую холодильник отводит от воды, идёт не на дальнейшее понижение её температуры, а на образование кристаллической структуры льда. Температура начнёт опускаться ниже 0 o C только после того, как вся вода в стакане превратится в лёд.

Ответ: С 14-й по 20-ю минуту происходит процесс замерзания воды (кристаллизация). Во время этого фазового перехода температура вещества не изменяется и остаётся равной 0 o C, пока вся вода не превратится в лёд.