Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 10 № 2203
i

На­гре­ва­тель мощ­но­стью P  =  50 Вт по­гружён в воду, на­ли­тую в ка­ло­ри­метр. Масса воды в ка­ло­ри­мет­ре равна m  =  300 г. Удель­ная теплоёмкость воды cв  =  4200 Дж/(кг · °C).

1.  Сколь­ко тепла вы­де­лит на­гре­ва­тель за время τ  =  500 с?

2.  До какой тем­пе­ра­ту­ры t на­гре­ет­ся вода за это время, если её на­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра сов­па­да­ет с ком­нат­ной и со­став­ля­ет t0  =  20 °C? Счи­тай­те, что всё тепло от на­гре­ва­те­ля идёт на на­грев воды.

3.  Пусть те­перь теплоёмкость* ка­ло­ри­мет­ра равна C  =  50Дж/°C. В каком диа­па­зо­не может ле­жать ко­неч­ная тем­пе­ра­ту­ра воды в ка­ло­ри­мет­ре? Счи­тай­те, что вода всюду имеет оди­на­ко­вую тем­пе­ра­ту­ру, а тем­пе­ра­ту­ра ча­стей ка­ло­ри­мет­ра лежит в пре­де­лах от ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ры до тем­пе­ра­ту­ры воды в ка­ло­ри­мет­ре. Все ве­ли­чи­ны в за­да­че из­вест­ны точно.

 

*Теплоёмкость пред­ме­та  — ко­ли­че­ство теп­ло­ты, не­об­хо­ди­мое для на­гре­ва его на 1 °C.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  Рас­счи­та­ем ко­ли­че­ство теп­ло­ты, от­дан­ное на­гре­ва­те­лем:  Q = P \tau = 25 кДж.

2.  Будем счи­тать, что все вы­де­лен­ное на­гре­ва­те­лем тепло идёт на на­грев воды:  Q = c_в m левая круг­лая скоб­ка t минус t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка . Сле­до­ва­тель­но, тем­пе­ра­ту­ра воды в ка­ло­ри­мет­ре со­ста­вит:  t = t_0 плюс дробь: чис­ли­тель: Q, зна­ме­на­тель: c_в m конец дроби = 39,8 гра­ду­совC.

3.  Верх­няя гра­ни­ца тем­пе­ра­ту­ры воды в ка­ло­ри­мет­ре опре­де­ля­ет­ся зна­че­ни­ем, най­ден­ным в пунк­те 2,  t_\max = 39,8 гра­ду­совC. В этом слу­чае счи­та­ет­ся, что ме­ня­ет­ся толь­ко тем­пе­ра­ту­ра воды, а тем­пе­ра­ту­ра ка­ло­ри­мет­ра остаётся рав­ной ком­нат­ной. Ниж­няя гра­ни­ца ко­неч­ной тем­пе­ра­ту­ры может быть опре­де­ле­на, если счи­тать, что весь ка­ло­ри­метр на­гре­ва­ет­ся до тем­пе­ра­ту­ры воды. В этом слу­чае можно за­пи­сать:  Q = левая круг­лая скоб­ка c_в m плюс C пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t_\min минус t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка . Сле­до­ва­тель­но, для ниж­ней гра­ни­цы уста­но­вив­шей­ся тем­пе­ра­ту­ры имеем:

 t_\min = t_0 плюс дробь: чис­ли­тель: Q, зна­ме­на­тель: c_в m плюс C конец дроби = 39,1 гра­ду­совC.

Ответ: 1)  25 кДж; 2)  39,8 гра­ду­совC; 3)  39,1 гра­ду­совC мень­ше t мень­ше 39,8 гра­ду­совC.


-------------
Дублирует задание № 1961.
Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБалл
Пра­виль­ное вы­пол­не­ние пунк­та 11 балл
Пра­виль­ное вы­пол­не­ние пунк­та 21 балл
Пра­виль­ное вы­пол­не­ние пунк­та 31 балл
Пра­виль­ное опре­де­ле­ние по­греш­но­сти вы­чис­ле­ния ис­ко­мой ве­ли­чи­ны1 балл
Мак­си­маль­ный балл4 балла
Источники: