Из истории развития физики, страница 39 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Параграф 10. Первый закон термодинамики. Вопросы - страница 39.

Условие.

Из истории развития физики

Дж. Джоуль проводил опыты (см. рис. 34) с различными жидкостями: водой, ртутью, китовым жиром. При этом в каждом опыте он вычислял количество теплоты, сообщённое жидкости, и работу, совершённую при перемещении груза. Если предположить, что количество теплоты и работа выражались в джоулях, то в общем виде для первого опыта получилось: $A_1 = Q_1$.

Какой знак необходимо поставить вместо звёздочки между величинами, полученными во втором опыте с ртутью и в третьем опыте с китовым жиром: $A_2 * Q_2$; $A_3 * Q_3$?

Решение.

Решение

В тексте описываются опыты Джеймса Прескотта Джоуля, которые экспериментально доказали эквивалентность механической работы и количества теплоты. Это одно из следствий фундаментального закона сохранения энергии.

Суть опытов заключалась в том, что механическая работа ($\text{A}$), совершаемая падающим грузом, приводила к вращению лопастей в сосуде с жидкостью. За счёт трения лопастей о жидкость последняя нагревалась, то есть ей сообщалось некоторое количество теплоты ($\text{Q}$).

Джоуль обнаружил, что независимо от вида жидкости (будь то вода, ртуть или китовый жир), количество выделившейся теплоты всегда пропорционально совершённой работе. Если выражать работу и количество теплоты в одних и тех же единицах (в системе СИ — джоулях), то, при условии отсутствия потерь энергии, вся механическая работа переходит в теплоту.

В условии сказано, что для первого опыта с водой было получено равенство $A_1 = Q_1$. Так как закон сохранения энергии универсален и не зависит от свойств вещества, которое используется в эксперименте, то такое же равенство будет справедливо и для опытов с ртутью и китовым жиром.

A₂ * Q₂

Во втором опыте с ртутью вся механическая работа $A_2$, совершённая при перемещении груза, переходит в количество теплоты $Q_2$, сообщённое ртути. Следовательно, между этими величинами нужно поставить знак равенства.

$A_2 = Q_2$

Ответ: Вместо звёздочки необходимо поставить знак равенства (=).

A₃ * Q₃

Аналогично, в третьем опыте с китовым жиром совершённая работа $A_3$ будет равна количеству теплоты $Q_3$, полученному китовым жиром. Таким образом, и в этом случае вместо звёздочки необходимо поставить знак равенства.

$A_3 = Q_3$

Ответ: Вместо звёздочки необходимо поставить знак равенства (=).