Страница 73 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. Придумайте несколько задач, используя данные таблиц 6 и 7. Обменяйтесь с товарищем условиями задач и решите их.

Поскольку в задании не были предоставлены таблицы 6 и 7, для демонстрации решения будут использованы гипотетические таблицы с физическими свойствами веществ. Вы можете подставить данные из ваших таблиц и решить задачи по аналогии.

Гипотетическая таблица 6. Плотности некоторых веществ.

Гипотетическая таблица 7. Удельные теплоемкости некоторых веществ.

Задача 1. Стальную деталь массой 500 г, нагретую до 100 °C, опускают в алюминиевый калориметр массой 150 г, в котором находится 200 г воды при температуре 20 °C. Какая температура установится в калориметре? Потерями тепла пренебречь.

Дано:

$m_{ст} = 500 \text{ г}$

$t_{ст} = 100 \text{ °C}$

$m_{ал} = 150 \text{ г}$

$m_{в} = 200 \text{ г}$

$t_{в} = 20 \text{ °C}$

$c_{ст} = 500 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$ (из табл. 7)

$c_{ал} = 920 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$ (из табл. 7)

$c_{в} = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$ (из табл. 7)

Перевод в СИ:

$m_{ст} = 0.5 \text{ кг}$

$m_{ал} = 0.15 \text{ кг}$

$m_{в} = 0.2 \text{ кг}$

Найти:

$\theta$ - конечная температура

Решение:

Составим уравнение теплового баланса. Количество теплоты, отданное стальной деталью ($Q_{отд}$), равно количеству теплоты, полученному водой и калориметром ($Q_{пол}$).

$Q_{отд} = Q_{пол}$

Количество теплоты, отданное стальной деталью:

$Q_{отд} = c_{ст} \cdot m_{ст} \cdot (t_{ст} - \theta)$

Количество теплоты, полученное водой и калориметром:

$Q_{пол} = Q_{в} + Q_{ал} = c_{в} \cdot m_{в} \cdot (\theta - t_{в}) + c_{ал} \cdot m_{ал} \cdot (\theta - t_{в})$

$Q_{пол} = (c_{в} m_{в} + c_{ал} m_{ал})(\theta - t_{в})$

Приравниваем правые части уравнений:

$c_{ст} m_{ст} (t_{ст} - \theta) = (c_{в} m_{в} + c_{ал} m_{ал})(\theta - t_{в})$

Подставляем числовые значения:

$500 \cdot 0.5 \cdot (100 - \theta) = (4200 \cdot 0.2 + 920 \cdot 0.15) \cdot (\theta - 20)$

$250 \cdot (100 - \theta) = (840 + 138) \cdot (\theta - 20)$

$25000 - 250\theta = 978 \cdot (\theta - 20)$

$25000 - 250\theta = 978\theta - 19560$

$25000 + 19560 = 978\theta + 250\theta$

$44560 = 1228\theta$

$\theta = \frac{44560}{1228} \approx 36.3 \text{ °C}$

Ответ: установится температура приблизительно 36.3 °C.

Задача 2. Какова масса стальной балки объемом 0.5 м³? Какую массу будет иметь ледяная глыба такого же объема?

Дано:

$V = 0.5 \text{ м}^3$

$\rho_{ст} = 7800 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}$ (из табл. 6)

$\rho_{л} = 900 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}$ (из табл. 6)

Найти:

$m_{ст}$ - масса стальной балки

$m_{л}$ - масса ледяной глыбы

Решение:

Масса тела вычисляется по формуле:

$m = \rho \cdot V$

где $\rho$ - плотность вещества, $V$ - объем тела.

Вычислим массу стальной балки:

$m_{ст} = \rho_{ст} \cdot V = 7800 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 0.5 \text{ м}^3 = 3900 \text{ кг}$

Вычислим массу ледяной глыбы:

$m_{л} = \rho_{л} \cdot V = 900 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 0.5 \text{ м}^3 = 450 \text{ кг}$

Ответ: масса стальной балки равна 3900 кг, масса ледяной глыбы того же объема равна 450 кг.