Номер 12, страница 11 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-4. Количество теплоты - номер 12, страница 11.

Условие.

12. Если ударить несколько раз молотком по кускам стали и свинца, имеющим равные массы, то свинец нагреется больше, чем сталь. Почему?

Решение.

При ударе молотком по кускам стали и свинца совершается механическая работа, которая переходит во внутреннюю энергию тел, вызывая их нагревание. Количество теплоты $\text{Q}$, которое получает тело, связано с изменением его температуры $\Delta T$ следующей формулой:

$Q = c \cdot m \cdot \Delta T$

где $\text{c}$ – удельная теплоёмкость вещества, а $\text{m}$ – его масса.

Из этой формулы можно выразить изменение температуры тела:

$\Delta T = \frac{Q}{c \cdot m}$

По условию задачи, массы кусков стали и свинца равны ($m_{стали} = m_{свинца}$). Будем считать, что при одинаковых ударах молотком обоим телам сообщается одинаковое количество энергии, то есть переданное количество теплоты $\text{Q}$ также будет одинаковым.

Из формулы видно, что при одинаковых массе $\text{m}$ и количестве полученной теплоты $\text{Q}$, изменение температуры $\Delta T$ обратно пропорционально удельной теплоёмкости $\text{c}$. Это означает, что тело с меньшей удельной теплоёмкостью нагреется сильнее.

Сравним удельные теплоёмкости свинца и стали:

• Удельная теплоёмкость свинца $c_{свинца} \approx 130 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$
• Удельная теплоёмкость стали $c_{стали} \approx 500 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$

Так как удельная теплоёмкость свинца значительно меньше удельной теплоёмкости стали ($c_{свинца} < c_{стали}$), то при получении одинакового количества энергии свинец нагреется на большую температуру.

Ответ: Свинец нагревается больше, чем сталь, потому что его удельная теплоёмкость значительно ниже. Удельная теплоёмкость показывает, какое количество энергии необходимо сообщить телу массой 1 кг для его нагрева на 1 °C. Поскольку свинцу требуется меньше энергии для нагрева на ту же температуру по сравнению со сталью, при одинаковом энергетическом воздействии (удары молотком) и равных массах он нагреется сильнее.