Номер 48, страница 269 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Задачи и упражнения - номер 48, страница 269.

Условие.

48. Рассчитайте количество теплоты, которое выделяется или поглощается в процессах, перечисленных в задаче 40. Масса тела во всех случаях равна 5 кг.

Решение.

Поскольку текст задачи 40, на которую ссылается условие, не предоставлен, в решении будут рассмотрены четыре типовых термодинамических процесса, которые могли бы быть перечислены в ней.

Дано:

Масса вещества во всех случаях, $m = 5$ кг.

Справочные данные:

Удельная теплоемкость стали, $c_{стали} = 500$ Дж/(кг·°С).

Удельная теплота плавления льда, $\lambda_{льда} = 3,3 \cdot 10^5$ Дж/кг.

Удельная теплота парообразования воды, $L_{воды} = 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг.

Удельная теплоемкость воды, $c_{воды} = 4200$ Дж/(кг·°С).

Найти:

Количество теплоты $\text{Q}$, которое выделяется или поглощается в каждом процессе.

Решение:

а) Нагревание стального бруска от 20 °C до 1020 °C

При нагревании тела количество теплоты поглощается. Оно рассчитывается по формуле для количества теплоты при изменении температуры: $Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$, где $\text{c}$ – удельная теплоемкость, $\text{m}$ – масса, $t_1$ и $t_2$ – начальная и конечная температуры соответственно.

Подставим значения:

$Q_а = 500 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 5 \, кг \cdot (1020 \, °С - 20 \, °С) = 2500 \cdot 1000 = 2 \, 500 \, 000 \, Дж$.

Переведем джоули в мегаджоули: $2 \, 500 \, 000 \, Дж = 2,5 \, МДж$.

Так как результат положительный ($Q > 0$), теплота поглощается.

Ответ: поглощается 2,5 МДж теплоты.

б) Плавление льда при температуре плавления (0 °C)

Плавление – это фазовый переход из твердого состояния в жидкое, который происходит с поглощением теплоты. Количество теплоты рассчитывается по формуле: $Q = \lambda \cdot m$, где $\lambda$ – удельная теплота плавления.

Подставим значения:

$Q_б = 3,3 \cdot 10^5 \, \frac{Дж}{кг} \cdot 5 \, кг = 16,5 \cdot 10^5 = 1 \, 650 \, 000 \, Дж$.

Переведем джоули в мегаджоули: $1 \, 650 \, 000 \, Дж = 1,65 \, МДж$.

Процесс плавления всегда идет с поглощением теплоты ($Q > 0$).

Ответ: поглощается 1,65 МДж теплоты.

в) Конденсация водяного пара при температуре кипения (100 °C)

Конденсация – это фазовый переход из газообразного состояния в жидкое, который происходит с выделением теплоты. Количество выделившейся теплоты равно по модулю количеству теплоты, необходимой для парообразования, и рассчитывается по формуле: $Q = L \cdot m$, где $\text{L}$ – удельная теплота парообразования.

Подставим значения:

$Q_в = 2,3 \cdot 10^6 \, \frac{Дж}{кг} \cdot 5 \, кг = 11,5 \cdot 10^6 = 11 \, 500 \, 000 \, Дж$.

Переведем джоули в мегаджоули: $11 \, 500 \, 000 \, Дж = 11,5 \, МДж$.

При конденсации теплота выделяется в окружающую среду.

Ответ: выделяется 11,5 МДж теплоты.

г) Охлаждение воды от 100 °C до 50 °C

При охлаждении тела количество теплоты выделяется. Рассчитаем его по той же формуле, что и при нагревании: $Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$. Отрицательное значение $\text{Q}$ будет указывать на выделение тепла.

Подставим значения:

$Q_г = 4200 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 5 \, кг \cdot (50 \, °С - 100 \, °С) = 21000 \cdot (-50) = -1 \, 050 \, 000 \, Дж$.

Переведем джоули в мегаджоули: $-1 \, 050 \, 000 \, Дж = -1,05 \, МДж$.

Знак «минус» указывает на то, что теплота выделяется.

Ответ: выделяется 1,05 МДж теплоты.