Номер 3, страница 50, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 5. Удельная теплоёмкость - номер 3, страница 50.

Условие.

3. Используя результат описанного выше опыта Джоуля, определите, чему равна удельная теплоёмкость воды.

В справочных данных в конце учебного пособия приведены значения удельной теплоёмкости некоторых веществ.

Удельную теплоёмкость различных веществ обычно измеряют, сравнивая её с теплоёмкостью воды. Как это делают, мы расскажем в следующем параграфе.

Повышение температуры воды на один градус трудно почувствовать на ощупь, поэтому изменение внутренней энергии, скажем, одного литра воды при нагревании её на один градус можно счесть очень малым. Но давайте найдём его «механический эквивалент».

Решение.

Дано:

Опыт Джоуля устанавливает механический эквивалент теплоты. Согласно результатам его опытов, для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия требуется совершить механическую работу, эквивалентную примерно 4,184 Джоулям. Эти данные мы используем для расчета.
Масса воды: $m = 1 \text{ г}$
Изменение температуры: $\Delta T = 1 \text{ °C}$
Совершенная работа (равная количеству теплоты): $A = Q = 4.184 \text{ Дж}$

Перевод в систему СИ:
$m = 1 \text{ г} = 0.001 \text{ кг}$
$\Delta T = 1 \text{ K}$ (поскольку изменение температуры на 1°C равно изменению на 1 K)
$A = 4.184 \text{ Дж}$

Найти:

Удельную теплоёмкость воды, $\text{c}$.

Решение:

В опыте Джоуля механическая работа $\text{A}$, совершаемая над водой, полностью переходит в ее внутреннюю энергию, то есть в количество теплоты $\text{Q}$. Таким образом, мы можем записать равенство:
$A = Q$
Количество теплоты $\text{Q}$, необходимое для изменения температуры вещества массой $\text{m}$ на $\Delta T$, определяется формулой:
$Q = c \cdot m \cdot \Delta T$
где $\text{c}$ — это искомая удельная теплоёмкость.
Приравняем правые части выражений:
$A = c \cdot m \cdot \Delta T$
Из этого уравнения выразим удельную теплоёмкость $\text{c}$:
$c = \frac{A}{m \cdot \Delta T}$
Теперь подставим числовые значения в системе СИ:
$c = \frac{4.184 \text{ Дж}}{0.001 \text{ кг} \cdot 1 \text{ К}} = 4184 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{К}}$
Полученное значение является фундаментальной физической константой для воды. В школьных задачах и справочниках его часто округляют до $4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{К}}$.

Ответ: удельная теплоёмкость воды, определённая на основе опыта Джоуля, равна $4184 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{К}}$.