Номер 16, страница 6 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-2. Температура. Внутренняя энергия - номер 16, страница 6.

Условие.

16. В каком месте водопада температура воды выше?

Решение.

Решение

Температура воды выше у подножия водопада. Это явление объясняется законом сохранения и превращения энергии.

Вода, находящаяся на вершине водопада, обладает потенциальной энергией. Эта энергия определяется по формуле $E_п = mgh$, где $\text{m}$ – масса воды, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота водопада.

В процессе падения потенциальная энергия воды преобразуется в кинетическую энергию движения ($E_к = \frac{mv^2}{2}$). У самого основания водопада, непосредственно перед ударом о поверхность, вода имеет максимальную скорость и, соответственно, максимальную кинетическую энергию.

В момент удара о дно или о поверхность воды внизу, эта кинетическая энергия практически полностью переходит во внутреннюю энергию воды и окружающей среды (скал, воздуха). Увеличение внутренней энергии воды проявляется в виде повышения ее температуры.

Если пренебречь потерями энергии на испарение и теплообмен с воздухом, то можно считать, что вся потенциальная энергия перешла в теплоту, пошедшую на нагрев воды:$Q = E_п$, где $\text{Q}$ – количество теплоты.

Количество теплоты, полученное водой, связано с изменением ее температуры $\Delta T$ формулой $Q = cm\Delta T$, где $\text{c}$ – удельная теплоемкость воды.

Приравнивая выражения для энергии, получаем:$cm\Delta T = mgh$

Отсюда можно выразить изменение температуры:$\Delta T = \frac{gh}{c}$

Так как все величины в правой части уравнения ($\text{g}$, $\text{h}$, $\text{c}$) положительны, то и изменение температуры $\Delta T$ будет положительным. Это означает, что температура воды у подножия водопада немного выше, чем на его вершине.

Ответ: Температура воды выше у подножия водопада.