Номер 7, страница 33, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Основы термодинамики. Параграф 14. Теплоёмкость тела. Удельная теплоёмкость - номер 7, страница 33.

Условие.

7. В стоящий на столе стакан налили горячую воду. На рис. 7 приведён график зависимости температуры воды в стакане от количества отданной ею теплоты при остывании. Ответьте на вопросы:

а) чему равны начальная температура воды и температура окружающей среды;

б) какое количество теплоты отдала вода в процессе остывания до температуры окружающей среды;

в) на сколько изменилась при этом внутренняя энергия воды;

г) чему равна масса воды?

а) _________

б) _________

в) _________

г) _________

Ответ: а) ___________ б) ___________ в) ___________ г) _________.

Рис. 7

Решение.

а) чему равны начальная температура воды и температура окружающей среды;

Для определения начальной температуры воды необходимо найти на графике точку, соответствующую началу процесса остывания. В этот момент количество отданной теплоты равно нулю ($Q=0$). Из графика видно, что при $Q=0$ кДж, температура воды $\text{t}$ составляет 100 °C. Это и есть начальная температура воды.

Вода остывает до тех пор, пока ее температура не сравняется с температурой окружающей среды. Процесс теплообмена прекращается, и график становится горизонтальным (хотя на данном графике процесс просто заканчивается). Конечная точка на графике соответствует температуре, равной температуре окружающей среды. Из графика видно, что конечная температура воды составляет 20 °C.

Ответ: начальная температура воды равна 100 °C, температура окружающей среды равна 20 °C.

б) какое количество теплоты отдала вода в процессе остывания до температуры окружающей среды;

Из пункта (а) мы знаем, что температура окружающей среды равна 20 °C. Чтобы найти количество теплоты, отданное водой при остывании до этой температуры, нужно найти на оси $\text{Q}$ значение, соответствующее температуре $t=20$ °C. Согласно графику, этому значению температуры соответствует количество отданной теплоты $Q=60$ кДж.

Ответ: вода отдала 60 кДж теплоты.

в) на сколько изменилась при этом внутренняя энергия воды;

Изменение внутренней энергии тела ($ΔU$) при теплообмене без совершения работы равно количеству полученной или отданной теплоты. Так как вода отдавала тепло, ее внутренняя энергия уменьшалась. Изменение внутренней энергии равно количеству отданной теплоты, взятому со знаком минус.

$ΔU = -Q$

Поскольку вода отдала 60 кДж теплоты, ее внутренняя энергия уменьшилась на 60 кДж.

Ответ: внутренняя энергия воды уменьшилась на 60 кДж.

г) чему равна масса воды?

Дано:

$Q = 60$ кДж

$t_{1} = 100$ °C

$t_{2} = 20$ °C

$c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$ (удельная теплоемкость воды)

$Q = 60 \text{ кДж} = 60000 \text{ Дж}$

Найти:

$\text{m}$ - ?

Решение:

Количество теплоты, которое выделяется при остывании тела, вычисляется по формуле:

$Q = c \cdot m \cdot (t_{1} - t_{2})$

где $\text{c}$ - удельная теплоемкость вещества, $\text{m}$ - масса тела, $(t_{1} - t_{2})$ - изменение температуры.

Выразим массу $\text{m}$ из этой формулы:

$m = \frac{Q}{c \cdot (t_{1} - t_{2})}$

Подставим известные значения:

$m = \frac{60000 \text{ Дж}}{4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot (100 \text{°C} - 20 \text{°C})} = \frac{60000}{4200 \cdot 80} = \frac{60000}{336000} \approx 0.179 \text{ кг}$

Масса воды примерно равна 0.179 кг или 179 г.

Ответ: масса воды примерно равна 0.179 кг.