Номер 6, страница 44 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

6. На электрической плитке стоит алюминиевый чайник, наполненный водой. На рисунке 27 приведены графики зависимости количества теплоты, полученного чайником и водой, от времени нагревания. Массы чайника и налитой в него воды одинаковы. Какой из графиков соответствует воде, а какой — алюминию?

Решение

Количество теплоты $Q$, необходимое для нагревания тела, определяется по формуле: $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$, где $c$ – удельная теплоемкость вещества, $m$ – масса тела, а $\Delta T$ – изменение его температуры.

Согласно условию задачи, масса алюминиевого чайника и масса воды в нем одинаковы: $m_{алюминия} = m_{воды} = m$.

Поскольку чайник и вода нагреваются на плитке одновременно, они находятся в тепловом контакте, и в любой момент времени их температуры можно считать одинаковыми. Следовательно, за один и тот же промежуток времени их температуры изменятся на одинаковую величину $\Delta T$.

Удельная теплоемкость воды значительно больше удельной теплоемкости алюминия:

• $c_{воды} \approx 4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$
• $c_{алюминия} \approx 920 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$

Таким образом, $c_{воды} > c_{алюминия}$.

Сравним количество теплоты, которое необходимо сообщить воде и алюминию для их нагревания на одну и ту же температуру $\Delta T$:

$Q_{воды} = c_{воды} \cdot m \cdot \Delta T$

$Q_{алюминия} = c_{алюминия} \cdot m \cdot \Delta T$

Так как $c_{воды} > c_{алюминия}$, а массы $m$ и изменения температуры $\Delta T$ одинаковы, то для нагревания воды потребуется большее количество теплоты, чем для нагревания чайника: $Q_{воды} > Q_{алюминия}$.

На представленном графике по оси ординат отложено количество теплоты $Q$, а по оси абсцисс — время нагревания $\tau$. Мы видим, что в любой момент времени $\tau$ количество теплоты, соответствующее графику 1, больше количества теплоты, соответствующего графику 2.

Следовательно, график, расположенный выше (график 1), соответствует телу, которое поглотило больше теплоты, то есть воде. График, расположенный ниже (график 2), соответствует алюминию.

Ответ: график 1 соответствует воде, а график 2 — алюминию.