Global EE

Исследование… — Задание 20 ЕГЭ по физике №00048082

Задание №20. Эксперимент

Исследование Зависимости

№2. Задание 20

ID: 00048082

Школьник проводит термодинамические эксперименты, используя стакан с кипящей водой, подвешенные на нитях шарики, калориметр с водой и термометр. Сначала школьник погружает металлический шар в кипяток, а затем, дождавшись прогревания шара, переносит его в калориметр и измеряет установившуюся температуру воды в нём. Школьник зарисовал схемы оборудования, которое он использовал при проведении пяти разных опытов (калориметр школьник применял один и тот же, но воду комнатной температуры он каждый раз наливал в него заново). Какие два из этих опытов позволяют сделать вывод о наличии зависимости количества теплоты, получаемого телом при нагревании, от массы этого тела?

Рисунок к заданию 20 ЕГЭ по физике — Исследование Зависимости

В ответе запишите номера выбранных опытов.

Источник: ФИПИ

Решение

Что тут происходит: шар прогревают в кипятке при $100\,^\circ$C и переносят в калориметр. Чем больше теплоты шар получил, тем сильнее он нагреет воду в калориметре. Нужно выбрать два опыта, по которым видна зависимость этой теплоты от массы шара.

Количество теплоты при нагревании:

$$Q=cm\Delta t$$

Здесь $c$ — удельная теплоёмкость металла, $m$ — масса шара, $\Delta t$ — на сколько шар нагрелся.

Шаг 1. Металл в паре должен быть один: у меди и алюминия разная удельная теплоёмкость, и разница в нагреве воды могла бы прийти от неё. Медные шары — в опытах 1, 2 и 4, алюминиевые — в 3 и 5.

Шаг 2. Масса — это размер шара на рисунке: в опытах 1 и 2 медные шары маленькие, в опыте 4 — большой. Значит, медный большой шар из опыта 4 обязан войти в пару, а напарник — один из маленьких.

Шаг 3. Вода в калориметре должна быть одинаковой: одна и та же теплота нагреет большую порцию воды слабее. В опыте 1 калориметр налит до того же уровня, что и в опыте 4. В опыте 2 воды в калориметре больше. Значит, подходит пара 1 и 4.

Шаг 4. Алюминиевые опыты 3 и 5: шары разного размера, но в калориметрах разное количество воды — не годятся.

Итог: опыты 1 и 4.

Проверим себя: в паре 1–4 одинаковы металл (медь), кипяток $100\,^\circ$C и вода в калориметре, отличается только размер, то есть масса шара.

Ответ

14
Другие задания по теме «Исследование Зависимости» (8)