Номер 5, страница 10 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-4. Количество теплоты - номер 5, страница 10.

Условие.

5. Два ртутных термометра имеют резервуары для ртути разного диаметра и, следовательно, различное количество ртути в них. Одинаковую ли температуру покажут термометры, если их погрузить в сосуд с горячей водой? Одинаковые ли количества теплоты получают они от воды?

Решение.

Одинаковую ли температуру покажут термометры, если их погрузить в сосуд с горячей водой?

Когда термометры погружают в сосуд с горячей водой, они вступают в теплообмен с водой до тех пор, пока не достигнут теплового равновесия. Состояние теплового равновесия означает, что температура ртути в каждом термометре становится равной температуре окружающей ее воды. Поскольку оба термометра находятся в одной и той же среде (в воде с одинаковой температурой по всему объему), они оба в итоге покажут одинаковую температуру. Различное количество ртути в термометрах повлияет только на время, необходимое для достижения теплового равновесия (термометр с большей массой ртути будет нагреваться дольше), но не на конечное показание температуры.

Ответ: Да, термометры покажут одинаковую температуру.

Одинаковые ли количества теплоты получают они от воды?

Количество теплоты $\text{Q}$, полученное телом при нагревании, рассчитывается по формуле: $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$, где $\text{c}$ — удельная теплоемкость вещества, $\text{m}$ — его масса, а $\Delta T$ — изменение его температуры.

В нашем случае для обоих термометров:
- Удельная теплоемкость ртути $\text{c}$ — это физическая постоянная, она одинакова.
- Изменение температуры $\Delta T$ также одинаково, так как оба термометра нагреваются от одной и той же начальной температуры (например, комнатной) до одной и той же конечной температуры (температуры горячей воды).
- Масса ртути $\text{m}$ различна. По условию, резервуары имеют разный диаметр, следовательно, и объемы ртути в них разные. Так как масса равна произведению плотности на объем ($m = \rho \cdot V$), то массы ртути ($m_1$ и $m_2$) будут различны.

Поскольку массы $m_1$ и $m_2$ не равны, а остальные величины ($\text{c}$ и $\Delta T$) в формуле одинаковы, то и количества теплоты $Q_1 = c \cdot m_1 \cdot \Delta T$ и $Q_2 = c \cdot m_2 \cdot \Delta T$, полученные термометрами, будут различными. Термометр с большей массой ртути получит от воды большее количество теплоты.

Ответ: Нет, они получают разное количество теплоты.