Номер 47, страница 269 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Задачи и упражнения - номер 47, страница 269.

Условие.

47. Рассчитайте количество теплоты, которое выделяется или поглощается в процессах, перечисленных в задаче 39. Масса тела во всех случаях равна 2 кг.

Решение.

Поскольку условие задачи 39 не предоставлено, произведем расчеты для нескольких типовых тепловых процессов. Для всех расчетов будем использовать справочные значения физических величин.

Дано:

Масса тела, $m = 2$ кг

Найти:

Количество теплоты $\text{Q}$ для каждого процесса.

Решение:

а) Нагревание стального бруска от 20 °С до 520 °С.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяющееся при его охлаждении), рассчитывается по формуле:

$Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

где $\text{c}$ – удельная теплоемкость вещества, $\text{m}$ – масса тела, $t_1$ и $t_2$ – начальная и конечная температуры. Удельная теплоемкость стали $c_{стали} \approx 500 \frac{Дж}{кг \cdot °С}$.

В данном случае температура тела повышается, значит, теплота поглощается ($Q > 0$).

$Q_а = 500 \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 2 \, кг \cdot (520 \, °С - 20 \, °С) = 1000 \cdot 500 = 500000 \, Дж = 500 \, кДж$.

Ответ: поглощается 500 кДж теплоты.

б) Плавление льда при температуре 0 °С.

Количество теплоты, необходимое для плавления вещества, находящегося при температуре плавления, рассчитывается по формуле:

$Q = \lambda \cdot m$

где $\lambda$ – удельная теплота плавления. Удельная теплота плавления льда $\lambda_{льда} = 3.3 \cdot 10^5 \frac{Дж}{кг}$.

Плавление – это процесс, при котором теплота поглощается.

$Q_б = 3.3 \cdot 10^5 \frac{Дж}{кг} \cdot 2 \, кг = 6.6 \cdot 10^5 \, Дж = 660 \, кДж$.

Ответ: поглощается 660 кДж теплоты.

в) Парообразование воды при температуре 100 °С.

Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар при температуре кипения, рассчитывается по формуле:

$Q = L \cdot m$

где $\text{L}$ – удельная теплота парообразования. Удельная теплота парообразования воды $L_{воды} = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг}$.

Парообразование – это процесс, при котором теплота поглощается.

$Q_в = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг} \cdot 2 \, кг = 4.6 \cdot 10^6 \, Дж = 4.6 \, МДж$.

Ответ: поглощается 4.6 МДж теплоты.

г) Охлаждение кирпича от 100 °С до 20 °С.

Используем формулу для расчета количества теплоты при изменении температуры:

$Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

Удельная теплоемкость кирпича $c_{кирпича} \approx 880 \frac{Дж}{кг \cdot °С}$.

В данном случае температура тела понижается, значит, теплота выделяется ($Q < 0$).

$Q_г = 880 \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 2 \, кг \cdot (20 \, °С - 100 \, °С) = 1760 \cdot (-80) = -140800 \, Дж = -140.8 \, кДж$.

Знак "минус" указывает на то, что теплота выделяется.

Ответ: выделяется 140.8 кДж теплоты.

д) Кристаллизация свинца при температуре плавления (327 °С).

Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации (затвердевании) вещества, рассчитывается по формуле:

$Q = -\lambda \cdot m$

Удельная теплота плавления свинца $\lambda_{свинца} = 2.5 \cdot 10^4 \frac{Дж}{кг}$.

Кристаллизация – это процесс, при котором теплота выделяется.

$Q_д = -2.5 \cdot 10^4 \frac{Дж}{кг} \cdot 2 \, кг = -5 \cdot 10^4 \, Дж = -50 \, кДж$.

Ответ: выделяется 50 кДж теплоты.