Номер 4.45, страница 22 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 4. Удельная теплоемкость. Уравнение теплового баланса - номер 4.45, страница 22.

Условие.

4.45. В сосуд с холодной водой опустили три бруска (чугунный, медный и свинцовый), имеющие одинаковую массу и нагретые до одной и той же температуры. Одинакова ли температура брусков после охлаждения? Одинаковое ли количество теплоты бруски отдали воде?

Решение.

Одинакова ли температура брусков после охлаждения?

Когда три нагретых бруска опускают в сосуд с холодной водой, начинается процесс теплообмена между брусками и водой. Теплота передается от более нагретых тел (брусков) к менее нагретому (воде) до тех пор, пока вся система не придет в состояние теплового равновесия. По определению, в состоянии теплового равновесия все компоненты системы имеют одинаковую температуру. Таким образом, конечная температура чугунного, медного и свинцового брусков будет одинаковой.

Ответ: Да, температура брусков после охлаждения будет одинаковой.

Одинаковое ли количество теплоты бруски отдали воде?

Количество теплоты $\text{Q}$, которое отдает тело при охлаждении, определяется по формуле:
$Q = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$
где $\text{c}$ — удельная теплоемкость вещества, из которого сделано тело, $\text{m}$ — его масса, $t_1$ — начальная температура, а $t_2$ — конечная температура.

Согласно условию задачи, все три бруска имеют одинаковую массу ($\text{m}$) и одинаковую начальную температуру ($t_1$). Как было установлено в ответе на первый вопрос, конечная температура ($t_2$) для всех трех брусков также будет одинаковой. Это означает, что изменение температуры $(t_1 - t_2)$ для каждого бруска будет одним и тем же.

Однако бруски изготовлены из разных материалов, которые обладают разной удельной теплоемкостью ($\text{c}$). Сравним удельные теплоемкости чугуна ($c_ч$), меди ($c_м$) и свинца ($c_с$):
$c_ч \approx 540 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$
$c_м \approx 385 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$
$c_с \approx 140 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$

Поскольку удельные теплоемкости материалов различны ($c_ч > c_м > c_с$), а величины $\text{m}$ и $(t_1 - t_2)$ одинаковы для всех брусков, то количество отданной ими теплоты будет разным. Чугунный брусок отдаст наибольшее количество теплоты, а свинцовый — наименьшее.

Ответ: Нет, количество теплоты, которое бруски отдали воде, будет разным.