Номер 5, страница 18 - гдз по физике 8 класс тренажёр Хмельницкая

Лабораторная работа № 1. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры - номер 5, страница 18.

Решение.

5. В каких единицах измеряются следующие физические величины?

Количество теплоты _______.

Масса _______.

Удельная теплоёмкость _______.

Температура _______.

Спланируйте и проведите эксперимент по нахождению количества теплоты, отданного горячей водой и полученного холодной при теплообмене. Сформулируйте цель работы.

Цель работы: _______.

Оборудование: калориметр, измерительный цилиндр (мензурка), термометр, стакан.

Примечание: калориметр состоит из двух сосудов, разделённых воздушным промежутком (см. рис. 1.18 на с. 39 учебника); калориметр позволяет уменьшить теплообмен между содержимым внутреннего сосуда и внешней средой.

Порядок выполнения работы

1. Налейте в калориметр горячую воду массой 100 г.
2. Налейте в стакан холодную воду массой 100 г.
3. Измерьте температуру горячей и холодной воды.
4. Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей водой, перемешайте термометром смесь и измерьте её температуру.
5. Результаты измерений запишите в таблицу.

Масса горячей воды $m_г$, кг
Начальная температура горячей воды $t_г$, °C
Температура смеси $\text{t}$, °C
Масса холодной воды $m_х$, кг
Начальная температура холодной воды $t_х$, °C

6. Рассчитайте количество теплоты $Q_г$, отданное горячей водой, и количество теплоты $Q_х$, полученное холодной водой.

Вычисления:

$Q_г =$ _______.

$Q_х =$ _______.

7. Сравните количество теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой, и сделайте вывод.

Вывод: _______.

Решение.

5. В каких единицах измеряются следующие физические величины?

Количество теплоты - измеряется в Джоулях (Дж).

Масса - измеряется в килограммах (кг).

Удельная теплоёмкость - измеряется в Джоулях на килограмм-градус Цельсия (Дж/(кг·°С)).

Температура - измеряется в градусах Цельсия (°С) или в Кельвинах (К) в системе СИ.

Ответ: Количество теплоты - Джоуль (Дж); Масса - килограмм (кг); Удельная теплоёмкость - Дж/(кг·°С); Температура - °С (или К).

Спланируйте и проведите эксперимент по нахождению количества теплоты, отданного горячей водой и полученного холодной при теплообмене. Сформулируйте цель работы.

Цель работы:

Экспериментально проверить уравнение теплового баланса, согласно которому количество теплоты, отданное горячей водой, равно количеству теплоты, полученному холодной водой, в замкнутой системе.

Ответ: Целью работы является экспериментальная проверка закона сохранения энергии при теплообмене путем сравнения количества теплоты, отданного горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой.

Далее следует выполнение лабораторной работы с заполнением таблицы и проведением расчетов. Поскольку реальный эксперимент провести невозможно, мы используем гипотетические, но реалистичные данные.

Предположим, что в ходе эксперимента были получены следующие данные:

Масса горячей воды $m_г$, кг	0,1
Начальная температура горячей воды $t_г$, °С	80
Температура смеси $\text{t}$, °С	49
Масса холодной воды $m_х$, кг	0,1
Начальная температура холодной воды $t_х$, °С	20

6. Рассчитайте количество теплоты $Q_г$, отданное горячей водой, и количество теплоты $Q_х$, полученное холодной водой.

Дано:

$m_г = 100 \text{ г}$
$m_х = 100 \text{ г}$
$t_г = 80^\circ\text{С}$
$t_х = 20^\circ\text{С}$
$t = 49^\circ\text{С}$
Удельная теплоемкость воды $c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot ^\circ\text{С}}$

$m_г = 0,1 \text{ кг}$
$m_х = 0,1 \text{ кг}$

Найти:

$Q_г$ - ?, $Q_х$ - ?

Решение:

Количество теплоты, отданное горячей водой, рассчитывается по формуле:
$Q_г = c \cdot m_г \cdot (t_г - t)$
Подставим значения:
$Q_г = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot ^\circ\text{С}} \cdot 0,1 \text{ кг} \cdot (80^\circ\text{С} - 49^\circ\text{С}) = 420 \cdot 31 = 13020 \text{ Дж}$

Количество теплоты, полученное холодной водой, рассчитывается по формуле:
$Q_х = c \cdot m_х \cdot (t - t_х)$
Подставим значения:
$Q_х = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot ^\circ\text{С}} \cdot 0,1 \text{ кг} \cdot (49^\circ\text{С} - 20^\circ\text{С}) = 420 \cdot 29 = 12180 \text{ Дж}$

Ответ: $Q_г = 13020 \text{ Дж}$; $Q_х = 12180 \text{ Дж}$.

7. Сравните количество теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой, и сделайте вывод.

Сравним полученные значения: $Q_г = 13020 \text{ Дж}$ и $Q_х = 12180 \text{ Дж}$.
Мы видим, что количество теплоты, отданное горячей водой, несколько больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой ($Q_г > Q_х$). Это расхождение объясняется тем, что в реальном эксперименте невозможно создать идеально изолированную систему. Часть тепла от горячей воды теряется, уходя на нагрев калориметра, термометра и окружающей среды.

Вывод:

Эксперимент показывает, что количество теплоты, отданное горячей водой ($Q_г$), приблизительно равно количеству теплоты, полученному холодной водой ($Q_х$). Небольшое различие ($Q_г > Q_х$) возникает из-за неизбежных тепловых потерь в окружающую среду. Таким образом, с учетом погрешности измерений и теплопотерь, можно считать, что закон сохранения энергии при теплообмене выполняется: сколько энергии отдало горячее тело, столько же получило холодное.

Ответ: Количество теплоты, отданное горячей водой, с учетом погрешности измерений и тепловых потерь, равно количеству теплоты, полученному холодной водой, что подтверждает закон сохранения энергии при теплообмене.