Страница 41 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

1. Что называют количеством теплоты?

1. Количеством теплоты называют физическую величину, равную энергии, которую тело получает или отдаёт в процессе теплопередачи. Теплопередача — это один из способов изменения внутренней энергии тела, который происходит без совершения работы. Этот процесс заключается в переносе энергии от более нагретых тел (или участков тела) к менее нагретым.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории, внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии хаотического движения его частиц (молекул, атомов, ионов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Когда тело получает некоторое количество теплоты, скорость движения его частиц увеличивается, и, как следствие, растёт его внутренняя энергия и температура. Когда тело отдаёт теплоту, его внутренняя энергия и температура уменьшаются.

Количество теплоты принято обозначать латинской буквой $Q$. В Международной системе единиц (СИ) количество теплоты, как и любой другой вид энергии, измеряется в джоулях (Дж).

Ответ: Количество теплоты — это энергия, которую тело получает или отдаёт при теплопередаче.

2. Какова единица количества теплоты?

1. Количеством теплоты (обозначается $Q$) называют физическую величину, которая соответствует количеству энергии, переданной от одного тела к другому в процессе теплообмена. Теплообмен происходит, когда между телами существует разница температур, и энергия самопроизвольно передается от более нагретого тела к менее нагретому. Важно понимать, что количество теплоты — это не запас энергии в теле, а именно та энергия, которая передается в процессе. Эта переданная энергия приводит к изменению внутренней энергии тел, участвующих в теплообмене.

Ответ: Количество теплоты — это мера энергии, которую тело получает или отдает в процессе теплопередачи (теплообмена).

2. В Международной системе единиц (СИ), так же как и для работы и энергии, единицей измерения количества теплоты является джоуль (Дж). Эта единица названа в честь английского физика Джеймса Джоуля. Исторически и в некоторых областях до сих пор используется внесистемная единица — калория (кал). Одна калория определяется как количество теплоты, необходимое для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия. Существует точное соотношение: $1 \text{ кал} = 4,1868 \text{ Дж}$.

Ответ: Основной единицей измерения количества теплоты в системе СИ является джоуль (Дж).

3. Количество теплоты, которое необходимо передать телу для изменения его температуры на определенное значение, находится в прямой пропорциональной зависимости от массы этого тела. Это означает, что если увеличить массу тела в несколько раз, то для такого же изменения температуры потребуется передать ему во столько же раз большее количество теплоты (при условии, что вещество тела и изменение температуры остаются теми же). Например, чтобы нагреть 2 литра (2 кг) воды на $10^\circ \text{C}$, потребуется в два раза больше тепла, чем для нагрева 1 литра (1 кг) воды на те же $10^\circ \text{C}$. Эта зависимость описывается формулой: $Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$, где $Q$ — количество теплоты, $m$ — масса, $c$ — удельная теплоемкость вещества, а $(t_2 - t_1)$ — изменение температуры. Из формулы видно, что $Q \sim m$.

Ответ: Количество теплоты прямо пропорционально массе тела.

3. Как зависит количество теплоты от массы тела?

3. Количество теплоты, необходимое для изменения температуры тела, находится в прямой пропорциональной зависимости от его массы.

Эта зависимость описывается следующей формулой:

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

где:

• $Q$ — количество теплоты, измеряемое в Джоулях (Дж).
• $c$ — удельная теплоемкость вещества. Это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить 1 кг вещества, чтобы нагреть его на 1 °C. Это постоянная величина для каждого конкретного вещества.
• $m$ — масса тела в килограммах (кг).
• $\Delta T$ — разность между конечной и начальной температурами тела ($T_{конечная} - T_{начальная}$), измеряемая в градусах Цельсия (°C) или в Кельвинах (K).

Из формулы видно, что если удельная теплоемкость ($c$) и изменение температуры ($\Delta T$) остаются постоянными, то количество теплоты ($Q$) прямо пропорционально массе ($m$). Это означает, что во сколько раз увеличится масса тела, во столько же раз увеличится и количество теплоты, которое нужно подвести к телу (при нагревании) или отвести от него (при охлаждении) для того, чтобы изменить его температуру на ту же величину.

Например, чтобы нагреть 2 кг воды на 20°C, потребуется в два раза больше энергии (теплоты), чем для нагревания 1 кг воды на те же 20°C.

Ответ: Количество теплоты прямо пропорционально массе тела. Чем больше масса тела, тем большее количество теплоты требуется для изменения его температуры на заданную величину (при прочих равных условиях).

4. Как зависит количество теплоты от разности конечной и начальной температур тела?

3. Как зависит количество теплоты от массы тела?

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяющееся при его охлаждении), прямо пропорционально его массе. Это означает, что чем больше масса тела, тем большее количество теплоты потребуется, чтобы изменить его температуру на определенную величину, при условии, что все остальные параметры (род вещества, изменение температуры) остаются неизменными.

Эта зависимость выражается формулой для расчета количества теплоты: $Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$, где $Q$ — количество теплоты, $m$ — масса тела, $c$ — удельная теплоемкость вещества, а $(t_2 - t_1)$ — разность конечной и начальной температур. Из формулы видно, что при постоянных $c$ и $(t_2 - t_1)$, количество теплоты $Q$ прямо пропорционально массе $m$. Например, чтобы нагреть 2 литра (около 2 кг) воды на 10 °C, потребуется в два раза больше теплоты, чем для нагрева 1 литра (1 кг) воды на те же 10 °C.

Ответ: Количество теплоты прямо пропорционально массе тела.

4. Как зависит количество теплоты от разности конечной и начальной температур тела?

Количество теплоты, которое необходимо сообщить телу для его нагревания или которое оно отдает при охлаждении, прямо пропорционально изменению его температуры, то есть разности между конечной и начальной температурами. Чем больше эта разность, тем большее количество теплоты участвует в процессе.

Данная зависимость также следует из формулы $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$, где $\Delta t = t_{конечная} - t_{начальная}$ — это и есть разность температур. Если масса тела $m$ и род вещества (удельная теплоемкость $c$) постоянны, то количество теплоты $Q$ будет прямо пропорционально изменению температуры $\Delta t$. Например, чтобы нагреть определенное количество воды от 20 °C до 40 °C (разность 20 °C), потребуется в два раза больше теплоты, чем для ее нагрева от 20 °C до 30 °C (разность 10 °C).

Ответ: Количество теплоты прямо пропорционально разности конечной и начальной температур тела.

5. Опишите опыт, показывающий, что количество теплоты зависит от рода вещества.

Для демонстрации того, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от рода вещества, из которого оно состоит, можно провести следующий опыт.

Оборудование: два одинаковых сосуда (например, химических стакана), две одинаковые спиртовки (или одна, используемая поочередно), весы с гирями, два термометра, вода и подсолнечное масло в равных массах.

Ход опыта:
1. С помощью весов отмеряем равные массы воды и подсолнечного масла (например, по 200 г) и наливаем их в два одинаковых сосуда.
2. Помещаем в каждый сосуд термометр и измеряем начальную температуру жидкостей. Она должна быть одинаковой (комнатной).
3. Ставим оба сосуда на одинаковые, одновременно зажженные спиртовки. Нагреваем жидкости в течение одинакового времени, например, 5 минут. Это необходимо, чтобы обе жидкости получили примерно одинаковое количество теплоты.
4. По истечении заданного времени гасим спиртовки и одновременно снимаем показания термометров в обоих сосудах.

Наблюдение: В ходе опыта будет замечено, что конечная температура масла окажется значительно выше, чем конечная температура воды.

Вывод: Поскольку массы жидкостей были равны и им было передано одинаковое количество теплоты (нагрев на одинаковых горелках в течение одинакового времени), а их температуры изменились по-разному, можно заключить, что для нагревания разных веществ одинаковой массы на одно и то же число градусов требуется разное количество теплоты. Физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты требуется для нагревания 1 кг вещества на 1 °C, называется удельной теплоемкостью. Опыт показывает, что удельная теплоемкость воды больше, чем удельная теплоемкость масла.

Ответ: Проводят опыт по нагреванию равных масс различных веществ (например, воды и масла) одинаковыми источниками тепла в течение равного промежутка времени. Наблюдают, что вещества нагреваются до разной температуры. Это доказывает, что количество теплоты, необходимое для изменения температуры, зависит от рода вещества.

5. Опишите опыт, показывающий, что количество теплоты зависит от рода вещества, из которого состоит тело.

5. Опишите опыт, показывающий, что количество теплоты зависит от рода вещества, из которого состоит тело.

Для проведения опыта, доказывающего зависимость количества теплоты от рода вещества, можно использовать следующее оборудование: два одинаковых сосуда (например, стакана), весы, термометр, две жидкости разного рода, но одинаковой массы (например, вода и подсолнечное масло), и одинаковый нагреватель (например, две одинаковые спиртовки или одна электрическая плитка).

Ход опыта:

1. С помощью весов отмеряем равные массы воды и масла (например, по 200 г) и наливаем их в одинаковые сосуды.
2. Измеряем начальную температуру обеих жидкостей с помощью термометра. Она должна быть одинаковой для чистоты эксперимента.
3. Начинаем одновременно нагревать оба сосуда на одинаковых нагревателях, чтобы они получали одинаковое количество теплоты в единицу времени. Нагрев производим в течение одинакового промежутка времени (например, 5 минут).
4. По истечении этого времени прекращаем нагрев и снова измеряем температуру воды и масла.

Наблюдение:

В результате опыта мы обнаружим, что конечная температура масла окажется значительно выше конечной температуры воды.

Вывод:

Поскольку массы жидкостей были одинаковы, и им было передано одинаковое количество теплоты (так как время и мощность нагревателей были одинаковы), различие в итоговой температуре можно объяснить только свойствами самих веществ. Это означает, что для нагревания разных веществ одинаковой массы на одинаковое количество градусов требуется разное количество теплоты. Данный опыт наглядно демонстрирует, что количество теплоты ($Q$) зависит от рода вещества. Эта зависимость характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоемкостью вещества.

Ответ: Чтобы показать, что количество теплоты зависит от рода вещества, нужно нагревать одинаковые массы разных веществ (например, воды и масла) в течение одинакового времени на одинаковых нагревателях. Разное изменение температуры при одинаковых условиях докажет, что для нагрева требуется разное количество теплоты, которое зависит от рода вещества.

6. От каких физических величин зависит количество теплоты, необходимое для нагревания тела?

Количество теплоты ($Q$), которое необходимо передать телу для его нагревания (или которое выделяется при его охлаждении), зависит от трех основных физических величин:

1. От массы тела ($m$). Чем больше масса тела, тем большее количество теплоты потребуется, чтобы изменить его температуру на заданное значение. Зависимость прямо пропорциональная ($Q \sim m$).
2. От изменения температуры тела ($\Delta t$). Чем больше разница между конечной ($t_2$) и начальной ($t_1$) температурами, то есть $\Delta t = t_2 - t_1$, тем большее количество теплоты потребуется. Зависимость прямо пропорциональная ($Q \sim \Delta t$).
3. От рода вещества. Эта зависимость определяется удельной теплоемкостью вещества ($c$). Удельная теплоемкость — это физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 кг вещества на 1 °C (или 1 K).

Все эти зависимости объединены в одной формуле для расчета количества теплоты при нагревании или охлаждении:
$Q = c \cdot m \cdot \Delta t = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

Ответ: Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от массы этого тела, от разности его конечной и начальной температур, а также от рода вещества (удельной теплоемкости).

6. От каких величин зависит количество теплоты, которое выделяется при охлаждении тела?

6. Количество теплоты ($Q$), которое выделяется при охлаждении тела, прямо пропорционально массе тела, изменению его температуры и зависит от рода вещества, из которого тело состоит. Эта зависимость выражается следующей формулой:

$Q = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

где:
$c$ — это удельная теплоемкость вещества, из которого состоит тело (физическая величина, показывающая, сколько теплоты выделяет 1 кг вещества при охлаждении на 1 °C).
$m$ — масса тела.
$t_1$ — начальная температура тела.
$t_2$ — конечная температура тела.
Разность $(t_1 - t_2)$ или $\Delta t$ — это изменение температуры.

Таким образом, количество теплоты, выделяемое при охлаждении, зависит от трех величин:

1. От рода вещества, из которого состоит тело. Разные вещества имеют разную удельную теплоемкость ($c$). Например, вода, остывая, выделит значительно больше теплоты, чем такой же по массе кусок железа при одинаковом изменении температуры, так как удельная теплоемкость воды намного выше.

2. От массы тела ($m$). Чем больше масса тела, тем большее количество теплоты оно выделит при охлаждении на одно и то же число градусов. Например, два литра воды при остывании выделят вдвое больше теплоты, чем один литр.

3. От изменения температуры тела ($\Delta t = t_1 - t_2$). Чем на большее число градусов тело охладится, тем большее количество теплоты оно выделит.

Ответ: Количество теплоты, которое выделяется при охлаждении тела, зависит от массы этого тела, от разности его начальной и конечной температур, а также от рода вещества, из которого это тело состоит (удельной теплоемкости).