Номер 2, страница 40 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

2. Ведро воды объемом 10 л подняли из колодца, где температура 15 °С, и поставили на солнце. Вода в ведре нагрелась на 5 °С. Найдите изменение внутренней энергии воды, произошедшей при этом.

Дано:

Объем воды, $V = 10$ л

Начальная температура, $t_1 = 15$ °C

Изменение температуры, $Δt = 5$ °C

Удельная теплоемкость воды, $c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$ (справочное значение)

Плотность воды, $ρ ≈ 1000 \frac{кг}{м^3}$ (справочное значение)

Перевод в систему СИ:

Объем воды: $V = 10 \text{ л} = 10 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.01 \text{ м}^3$

Найти:

Изменение внутренней энергии воды, $ΔU$

Решение:

Изменение внутренней энергии воды при нагревании без изменения агрегатного состояния равно количеству теплоты $Q$, полученному водой. Формула для расчета количества теплоты:

$Q = c \cdot m \cdot Δt$

Таким образом, изменение внутренней энергии:

$ΔU = Q = c \cdot m \cdot Δt$

В этой формуле $c$ — удельная теплоемкость воды, $m$ — масса воды, $Δt$ — изменение температуры.

Массу воды можно найти, зная ее объем $V$ и плотность $ρ$:

$m = ρ \cdot V$

Вычислим массу воды:

$m = 1000 \frac{кг}{м^3} \cdot 0.01 \text{ м}^3 = 10 \text{ кг}$

Теперь мы можем рассчитать изменение внутренней энергии, подставив все известные значения в формулу:

$ΔU = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 10 \text{ кг} \cdot 5 \text{ °C}$

$ΔU = 210000 \text{ Дж}$

Результат можно выразить в килоджоулях (кДж), зная, что $1 \text{ кДж} = 1000 \text{ Дж}$:

$ΔU = 210000 \text{ Дж} = 210 \text{ кДж}$

Ответ: изменение внутренней энергии воды составило $210000$ Дж, или $210$ кДж.