Измерения с… — Задание 10 Физика 8 Класс №00049167
Измерения с Учётом Погрешности
№2. Задание 10
ID: 00049167
Учитель на занятии физического кружка поручил Боре проверить, можно ли считать, что у подсолнечного и у моторного масла одинаковая удельная теплоёмкость. Боря посмотрел в справочнике, что удельная теплоёмкость моторного масла лежит в диапазоне $c_{\text{справ}}=(1{,}6\div1{,}7)\text{ кДж/(кг}\cdot{}^\circ\text{С)}$, а удельную теплоёмкость подсолнечного масла Боря решил измерить. Для этого он в подсолнечное масло массой $m_{\text{м}}=150\text{ г}$ при комнатной температуре $t_{\text{к}}=20{,}0\ {}^\circ\text{С}$ налил кипящую воду массой $m_{\text{в}}=255\text{ г}$. Затем Боря попытался измерить установившуюся температуру воды с маслом. Но, к сожалению, Боре удалось измерить установившуюся температуру крайне неточно — он получил значение $t=85\pm5\ {}^\circ\text{С}$. 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 $85\ {}^\circ\text{С}$ 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
Измерение Бори похоже на взвешивание на весах со сломанной стрелкой: результат есть, но верить ему можно только с запасом. Посчитаем середину, а потом края этого запаса.
Дано: вода $0{,}255$ кг, кипяток $100\ {}^\circ\text{С}$; масло $0{,}15$ кг, $20\ {}^\circ\text{С}$; $t=85\pm5\ {}^\circ\text{С}$.
Вопрос 1. Теплоёмкость мы знаем только у воды, поэтому теплоту считаем по ней. Она остыла на $100-85=15$ градусов:
$$Q=4200\cdot0{,}255\cdot15=16\,065\text{ Дж}$$
Вопрос 2. Вся эта теплота по уравнению теплового баланса досталась маслу. Масло нагрелось на $85-20=65$ градусов:
$$c=\dfrac{16\,065}{0{,}15\cdot65}=\dfrac{16\,065}{9{,}75}\approx1648\ \dfrac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{С}}$$
Вопрос 3. Температура лежит где-то от $80\ {}^\circ\text{С}$ до $90\ {}^\circ\text{С}$. При низкой конечной температуре вода отдала больше, а масло сдвинулось меньше, поэтому теплоёмкость выйдет самой большой. Считаем для $80\ {}^\circ\text{С}$:
$$c_{\max}=\dfrac{4200\cdot0{,}255\cdot20}{0{,}15\cdot60}=\dfrac{21\,420}{9}=2380\ \dfrac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{С}}$$
И наоборот, для $90\ {}^\circ\text{С}$ выйдет самой маленькой:
$$c_{\min}=\dfrac{4200\cdot0{,}255\cdot10}{0{,}15\cdot70}=\dfrac{10\,710}{10{,}5}=1020\ \dfrac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{С}}$$
Диапазон опыта: от $1{,}02$ до $2{,}38$ кДж/(кг·°С). Справочная полоса $1{,}6\div1{,}7$ кДж/(кг·°С) занимает лишь маленький кусочек внутри него. Значит, опыт допускает значения и вне справочной полосы, и утверждать, что масло в неё попадает, нельзя.
Проверим себя: разброс в $\pm5$ градусов при сдвиге воды всего в $15$ градусов — это очень много, поэтому широкий диапазон неудивителен. Значение $1648$ лежит внутри него.
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…