Номер 20, страница 7 - гдз по физике 8 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

I. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Выполняем тест - номер 20, страница 7.

Условие.

20. Железный и медный шары одинаковой массы нагрели до одной и той же температуры и погрузили в сосуд с холодной водой. Температура воды:

1) повысится на большее число градусов при погружении в него железного шара

2) повысится на большее число градусов при погружении в него медного шара

3) при погружении в него железного шара изменится так же, как и при погружении медного шара

4) не изменится

Решение.

Дано:

$m_{ж} = m_{м} = m$ (массы железного и медного шаров одинаковы)

$t_{1ж} = t_{1м} = t_{1}$ (начальные температуры шаров одинаковы)

$t_{воды} < t_{1}$ (шары погружают в холодную воду)

Удельная теплоемкость железа $c_{ж} \approx 450 \frac{Дж}{кг \cdot °С}$

Удельная теплоемкость меди $c_{м} \approx 385 \frac{Дж}{кг \cdot °С}$

Найти:

В каком случае температура воды повысится на большее число градусов.

Решение:

При погружении нагретого шара в холодную воду происходит теплообмен. Шар отдает тепло, а вода его получает. Согласно закону сохранения энергии, количество теплоты, отданное шаром ($Q_{отданное}$), равно количеству теплоты, полученному водой ($Q_{полученное}$), если пренебречь потерями в окружающую среду.

Количество теплоты, которое может отдать тело при остывании, рассчитывается по формуле:

$Q = c \cdot m \cdot \Delta t$

где $\text{c}$ – удельная теплоемкость вещества, $\text{m}$ – масса тела, а $\Delta t$ – изменение его температуры.

Повышение температуры воды ($\Delta t_{воды}$) прямо пропорционально количеству теплоты ($Q_{полученное}$), которое она получит от шара:

$\Delta t_{воды} = \frac{Q_{полученное}}{c_{воды} \cdot m_{воды}}$

Следовательно, чем больше теплоты отдаст шар, тем сильнее нагреется вода.

Сравним количество теплоты, которое могут отдать железный и медный шары. По условию, их массы и начальные температуры равны. Значит, количество отданной теплоты будет зависеть от удельной теплоемкости материала.

Сравним удельные теплоемкости железа и меди:

$c_{ж} \approx 450 \frac{Дж}{кг \cdot °С}$

$c_{м} \approx 385 \frac{Дж}{кг \cdot °С}$

Мы видим, что удельная теплоемкость железа больше, чем удельная теплоемкость меди: $c_{ж} > c_{м}$.

Это означает, что при одинаковой массе и температуре железный шар содержит большее количество внутренней энергии (теплоты), чем медный. При остывании на одинаковое количество градусов железный шар отдаст больше теплоты. Соответственно, при погружении в воду он передаст ей большее количество теплоты до достижения теплового равновесия.

Поскольку железный шар отдаст больше теплоты ($Q_{ж} > Q_{м}$), то и температура воды при погружении в нее железного шара повысится на большее число градусов.

Ответ: ① повысится на большее число градусов при погружении в него железного шара