Измерения с… — Задание 10 Физика 8 Класс №00049163
Измерения с Учётом Погрешности
№2. Задание 10
ID: 00049163
Учитель на занятии физического кружка поручил Коле проверить, можно ли считать, что у подсолнечного и у моторного масла одинаковая удельная теплоёмкость. Коля посмотрел в справочнике, что удельная теплоёмкость моторного масла лежит в диапазоне $c_{\text{справ}}=(1{,}6\div1{,}7)\text{ кДж/(кг}\cdot{}^\circ\text{С)}$, удельную теплоёмкость подсолнечного масла Коля решил измерить. Для этого он в подсолнечное масло массой $m_{\text{м}}=175\text{ г}$ при комнатной температуре $t_{\text{к}}=20{,}0\ {}^\circ\text{С}$ налил кипящую воду массой $m_{\text{в}}=220\text{ г}$. Затем Коля попытался измерить установившуюся температуру воды с маслом. Но, к сожалению, Коле удалось измерить установившуюся температуру крайне неточно — он получил значение $t=81\pm5\ {}^\circ\text{С}$. Удельная теплоёмкость воды равна $c_{\text{в}}=4200\text{ Дж/(кг}\cdot{}^\circ\text{С)}$.
1) Какое количество теплоты отдала вода маслу, если считать, что установившаяся температура равна $81\ {}^\circ\text{С}$ точно?
2) Какова удельная теплоёмкость подсолнечного масла, если считать, что установившаяся температура известна точно?
3) Можно ли утверждать, что удельная теплоёмкость подсолнечного масла попадает в диапазон табличных значений удельной теплоёмкости моторного масла? Для ответа на этот вопрос рассчитайте, в каком диапазоне значений может находиться удельная теплоёмкость подсолнечного масла, которая получается по результатам проведённого эксперимента.
Напишите полное решение этой задачи.
Источник: ВПР 2020
Решение
Коля смешал кипяток с маслом, а термометр подвёл: температуру он знает только с разбросом в $5$ градусов. Посмотрим сначала, что будет, если считать её точной, а потом честно узнаем, как разброс температуры раздувает результат.
Дано: вода $0{,}22$ кг от $100\ {}^\circ\text{С}$ (кипяток), масло $0{,}175$ кг от $20\ {}^\circ\text{С}$, конечная $t=81\pm5\ {}^\circ\text{С}$.
Вопрос 1. Вода остыла от $100\ {}^\circ\text{С}$ до $81\ {}^\circ\text{С}$, то есть на $19$ градусов. Отдала она вот сколько теплоты:
$$Q=c_{\text{в}}m_{\text{в}}\Delta t_{\text{в}}=4200\cdot0{,}22\cdot19=17\,556\text{ Дж}$$
Вопрос 2. По уравнению теплового баланса всё это получило масло. Оно нагрелось от $20\ {}^\circ\text{С}$ до $81\ {}^\circ\text{С}$, на $61$ градус. Выражаем его удельную теплоёмкость:
$$c=\dfrac{Q}{m_{\text{м}}\Delta t_{\text{м}}}=\dfrac{17\,556}{0{,}175\cdot61}\approx1645\ \dfrac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{С}}$$
Вопрос 3. Запись $81\pm5$ значит, что настоящая температура могла быть любой от $76\ {}^\circ\text{С}$ до $86\ {}^\circ\text{С}$. Считаем теплоёмкость на обоих краях. Важно: на каждом краю меняется и теплота воды, и сдвиг масла.
Край $76\ {}^\circ\text{С}$. Вода остыла на $24$ градуса, масло нагрелось на $56$ градусов:
$$c_{\max}=\dfrac{4200\cdot0{,}22\cdot24}{0{,}175\cdot56}=\dfrac{22\,176}{9{,}8}\approx2263\ \dfrac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{С}}$$
Край $86\ {}^\circ\text{С}$. Вода остыла на $14$ градусов, масло нагрелось на $66$ градусов:
$$c_{\min}=\dfrac{4200\cdot0{,}22\cdot14}{0{,}175\cdot66}=\dfrac{12\,936}{11{,}55}=1120\ \dfrac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{С}}$$
Итак, по опыту удельная теплоёмкость подсолнечного масла лежит от $1{,}12$ до $2{,}26$ кДж/(кг·°С). Справочные $1{,}6\div1{,}7$ кДж/(кг·°С) внутри этого диапазона, но он намного шире: масло может попасть в справочную полосу, а может и не попасть. Поэтому утверждать так нельзя. Температуру надо мерить точнее.
Проверим себя: значение из второго вопроса $1645$ лежит между краями $1120$ и $2263$. Так и должно быть.
Ответ
Другие задания по теме «Измерения с Учётом Погрешности» (8)
- Задание 10 №00050329 — Яков нашёл среди книг прадедушки практическое пособие для ремесленных училищ и…
- Задание 10 №00050323 — Исследуя параметры неизвестной батарейки, экспериментатор собрал электрическую…
- Задание 10 №00050322 — Сопротивление спирали нагревателя, рассчитанного на напряжение U равно 220В,…
- Задание 10 №00050321 — Спиртовку располагают под стаканчиком с водой массой m индекс в равно 250г. За…
- Задание 10 №00050320 — Федя взял стрелочный вольтметр, рассчитанный на измерение напряжения не более…
- Задание 10 №00050319 — Лёша нашёл в кабинете физики отполированный цилиндрик и заинтересовался, из…
- Задание 10 №00050318 — Веня взял свой стрелочный амперметр, рассчитанный на измерение силы тока не…
- Задание 10 №00050317 — Борис нашёл среди книг прадедушки практическое пособие для ремесленных училищ и…