Номер 23.6, страница 54 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тепловые явления - номер 23.6, страница 54.

Условие.

Задание 23.6. В опыте, изображённом на рисунке, часть энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, была передана пробирке с водой. Известно, что пробка массой 10 г вылетела из пробирки со скоростью $3,2 \frac{\text{М}}{\text{с}}$ после того, как в спиртовке сгорело 2 мг спирта. Механическая работа пара равна кинетической энергии пробки, вылетевшей из пробирки. Какая часть энергии, выделившейся при сгорании спирта, была передана пробке? Какая часть этой энергии пошла на нагревание окружающего воздуха? Оба ответа дайте в процентах и округлите до десятых.

Решение.

Дано:

масса пробки $m_п = 10$ г

скорость пробки $v = 3,2$ м/с

масса сгоревшего спирта $m_с = 2$ мг

Перевод в систему СИ:

$m_п = 10 \text{ г} = 10 \cdot 10^{-3} \text{ кг} = 0,01 \text{ кг}$

$m_с = 2 \text{ мг} = 2 \cdot 10^{-3} \text{ г} = 2 \cdot 10^{-6} \text{ кг}$

Найти:

$\eta_п$ — ? (часть энергии, переданная пробке)

$\eta_{возд}$ — ? (часть энергии, пошедшая на нагрев воздуха)

Решение:

1. Сначала найдем общее количество теплоты $Q_{общ}$, которое выделилось при полном сгорании спирта. Оно рассчитывается по формуле:

$Q_{общ} = q \cdot m_с$

Здесь $\text{q}$ — это удельная теплота сгорания спирта, справочное значение которой составляет $q = 2,7 \cdot 10^7$ Дж/кг.

Подставим значения:

$Q_{общ} = 2,7 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 2 \cdot 10^{-6} \text{ кг} = 54 \text{ Дж}$.

2. Далее определим энергию, которая была передана пробке. По условию, механическая работа пара равна кинетической энергии $E_к$ вылетевшей пробки. Рассчитаем эту энергию:

$E_к = \frac{m_п v^2}{2}$

Подставим значения:

$E_к = \frac{0,01 \text{ кг} \cdot (3,2 \frac{\text{м}}{\text{с}})^2}{2} = \frac{0,01 \text{ кг} \cdot 10,24 \frac{\text{м}^2}{\text{с}^2}}{2} = 0,0512 \text{ Дж}$.

3. Теперь можем ответить на вопросы задачи.

Какая часть энергии, выделившейся при сгорании спирта, была передана пробке?

Чтобы найти эту часть в процентах $(\eta_п)$, нужно разделить энергию, полученную пробкой, на общую выделившуюся энергию и умножить на 100%:

$\eta_п = \frac{E_к}{Q_{общ}} \cdot 100\% = \frac{0,0512 \text{ Дж}}{54 \text{ Дж}} \cdot 100\% \approx 0,0948\%$.

Округляя результат до десятых, получаем 0,1%.

Ответ: 0,1%.

Какая часть этой энергии пошла на нагревание окружающего воздуха?

Вся остальная энергия, не переданная пробке, считается потерянной и ушедшей на нагревание окружающего воздуха. Найдем эту часть $(\eta_{возд})$:

$\eta_{возд} = \frac{Q_{общ} - E_к}{Q_{общ}} \cdot 100\% = (1 - \frac{E_к}{Q_{общ}}) \cdot 100\% = 100\% - \eta_п$.

$\eta_{возд} \approx 100\% - 0,1\% = 99,9\%$.

Для большей точности: $\eta_{возд} = 100\% - 0,0948\% = 99,9052\%$. Округляя до десятых, также получаем 99,9%.

Ответ: 99,9%.