Номер 6, страница 40 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 1. Внутренняя энергия. Параграф 9. Закон сохранения внутренней энергии и уравнение теплового баланса. Вопросы - номер 6, страница 40.

Условие.

6. Почему при смешивании горячей и холодной воды в калориметре модуль количества теплоты, отданного горячей водой, оказывается не равным количеству теплоты, полученному холодной водой? Какой из них будет больше?

Решение.

5. Калориметр — это прибор, предназначенный для измерения количества теплоты, которое выделяется или поглощается в ходе различных физических или химических процессов. Основная задача калориметра — максимально изолировать систему от теплообмена с окружающей средой. Простейший лабораторный калориметр обычно состоит из двух сосудов, вставленных один в другой (например, двух алюминиевых стаканов). Внутренний сосуд является рабочим, в него помещают вещества, участвующие в теплообмене. Внешний сосуд служит защитным кожухом. Пространство между сосудами заполнено воздухом или другим теплоизоляционным материалом (например, войлоком, пенопластом), чтобы уменьшить теплопередачу. Сверху калориметр закрывается крышкой с отверстиями для термометра (для измерения температуры) и мешалки (для равномерного перемешивания жидкости).

Ответ: Калориметр — это прибор с хорошей теплоизоляцией, предназначенный для измерения количества теплоты, выделяемого или поглощаемого телами при теплообмене.

6. В идеальной, полностью теплоизолированной системе, согласно закону сохранения энергии, количество теплоты, отданное горячим телом, должно быть равно количеству теплоты, полученному холодным телом. Для смешивания воды это можно записать как $|Q_{отданное}| = |Q_{полученное}|$.
Однако в реальном эксперименте, проводимом в калориметре, система не является идеально изолированной, и часть энергии передается не только холодной воде. Поэтому модуль количества теплоты, отданного горячей водой, оказывается не равным количеству теплоты, полученному холодной водой, по следующим причинам:
1. Нагревание самого калориметра: Часть теплоты, которую отдает горячая вода, расходуется на нагревание элементов самого прибора: внутреннего стакана калориметра, термометра, мешалки. Эти предметы также участвуют в теплообмене и забирают часть энергии.
2. Тепловые потери: Несмотря на конструкцию калориметра, полной теплоизоляции достичь невозможно. Некоторое количество теплоты всегда будет уходить в окружающую среду через стенки и крышку прибора.
Таким образом, уравнение теплового баланса для реального процесса выглядит сложнее:
$|Q_{отданное, горячей водой}| = |Q_{полученное, холодной водой}| + |Q_{нагрев калориметра}| + |Q_{потери в среду}|$
Из этого уравнения видно, что количество теплоты, отданное горячей водой, распределяется между несколькими "потребителями". Следовательно, количество теплоты, отданное горячей водой, будет больше, чем количество теплоты, полученное только холодной водой.

Ответ: Модуль количества теплоты, отданного горячей водой, не равен количеству теплоты, полученному холодной водой, так как часть теплоты от горячей воды идет на нагрев самого калориметра и рассеивается в окружающую среду. Из-за этих неизбежных потерь количество теплоты, отданное горячей водой, всегда оказывается больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой.