Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 10 № 910
i

Гриша нашёл в ка­би­не­те фи­зи­ки от­по­ли­ро­ван­ный ци­лин­дрик и за­ин­те­ре­со­вал­ся, из ка­ко­го ма­те­ри­а­ла он сде­лан  — из олова или из же­ле­за. Гриша про­чи­тал в спра­воч­ни­ке, что плот­но­сти же­ле­за и олова от­ли­ча­ют­ся не более чем на 10%, а вот их удель­ные теплоёмко­сти раз­ли­ча­ют­ся почти в два раза: 250 Дж/(кг · °С) для олова и 460 Дж/(кг · °С) для же­ле­за. Для опре­де­ле­ния ма­те­ри­а­ла ци­лин­дра было ре­ше­но про­ве­сти тер­мо­ди­на­ми­че­ский опыт. Гриша налил в пла­сти­ко­вый ка­ло­ри­метр mв  =  100 г хо­лод­ной воды при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре tх  =  23 °С. В го­ря­чую воду, ко­то­рая имела тем­пе­ра­ту­ру tг  =  50,5 °С гра­ду­са, Гриша по­ме­стил ци­лин­дрик. После того, как ци­лин­дрик на­грел­ся, Гриша перенёс его в ка­ло­ри­метр и затем из­ме­рил уста­но­вив­шу­ю­ся тем­пе­ра­ту­ру в ка­ло­ри­мет­ре  — она ока­за­лась рав­ной tу  =  25,5 °С. После этого Гриша взве­сил ци­лин­дрик, его масса ока­за­лась рав­ной mц  =  168 г. Теплоёмко­стью ка­ло­ри­мет­ра Гриша решил пре­не­бречь. Удель­ная теплоёмкость воды cв  =  4200 Дж/(кг · °С) ему была из­вест­на.

1)  Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты по­лу­чи­ла вода от ци­лин­дри­ка?

2)  Рас­счи­тай­те удель­ную теплоёмкость ма­те­ри­а­ла ци­лин­дри­ка и опре­де­ли­те, из ка­ко­го ме­тал­ла он из­го­тов­лен.

3)  Когда Гриша почти за­кон­чил об­ра­бот­ку ре­зуль­та­тов сво­е­го экс­пе­ри­мен­та, учи­тель ска­зал ему, чтобы он не забыл учесть теплоёмкость ка­ло­ри­мет­ра. Масса ка­ло­ри­мет­ра со­став­ля­ла mк  =  40 г, а удель­ная теплоёмкость пласт­мас­сы по дан­ным спра­воч­ни­ка была равна cк  =  210 Дж/(кг · °С). Может ли Гриша, с учётом этих све­де­ний, утвер­ждать, что он не ошиб­ся в опре­де­ле­нии ма­те­ри­а­ла, из ко­то­ро­го сде­лан ци­лин­дрик?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1)  Ко­ли­че­ство теп­ло­ты, по­лу­чен­ное водой:

Q=c_вm_в левая круг­лая скоб­ка t_у минус t_х пра­вая круг­лая скоб­ка =1050 Дж.

2)  Со­ста­вим урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са воды и ци­лин­дри­ка:

Q=m_цc_ц левая круг­лая скоб­ка t_г минус t_у пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но c_ц= дробь: чис­ли­тель: Q, зна­ме­на­тель: m_ц левая круг­лая скоб­ка t_г минус t_у пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби =250 Дж/(кг · °С).

Видно, что по­лу­чен­ная удель­ная теплоёмкость сов­па­да­ет с удель­ной теплоёмко­стью олова. То есть ци­лин­дрик оло­вян­ный.

3)  Будем счи­тать, что ка­ло­ри­метр на­грел­ся до тем­пе­ра­ту­ры воды tу  =  25,5 °С. В этом слу­чае урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са можно за­пи­сать так:

c_вm_в левая круг­лая скоб­ка t_у минус t_х пра­вая круг­лая скоб­ка плюс c_кm_к левая круг­лая скоб­ка t_у минус t_х пра­вая круг­лая скоб­ка =m_цc_ц левая круг­лая скоб­ка t_г минус t_у пра­вая круг­лая скоб­ка .

Тогда для зна­че­ния удель­ной теплоёмко­сти ци­лин­дри­ка можно по­лу­чить:

c_ц= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка c_вm_в плюс c_кm_к пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t_у минус t_х пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: m_ц левая круг­лая скоб­ка t_г минус t_у пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби \approx 255 Дж/(кг · °С).

Видно, что по­лу­чен­ное зна­че­ние прак­ти­че­ски не от­ли­ча­ет­ся от най­ден­но­го ранее. Зна­чит, ма­те­ри­ал ци­лин­дри­ка опре­делён пра­виль­но.

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

Аналоги к заданию № 910: 1146 Все

Источники: