Тепловые Явления — Задание 7 Физика 8 Класс №00050334

Положили на раскалённую сковороду холодный кусок мяса. Мясо забирает у неё теплоту, поэтому сковорода остывает. Вопрос в том, на сколько градусов.

Ответ даёт формула количества теплоты. Отданная теплота связана с остыванием так:

$$Q=cm\Delta t$$

Здесь $c$ — удельная теплоёмкость материала, $m$ — масса сковороды. Выразим остывание, разделив теплоту на произведение $c$ и $m$:

$$\Delta t=\dfrac{Q}{cm}$$

Видишь: чем больше произведение $cm$, тем меньше сковорода остывает при той же теплоте. Это произведение называют теплоёмкостью тела.

Теперь ловушка. Можно решить, что у чугуна рекордная удельная теплоёмкость. Но у чугуна она $540$ Дж/(кг·°С), у алюминия $920$ Дж/(кг·°С), у стали $500$ Дж/(кг·°С). То есть одно это число выбор поваров не объясняет: чугун уступает алюминию и почти не отличается от стали.

Решает масса. Чугунную сковороду отливают с толстыми стенками, она тяжёлая. Сравним на примере, массы возьмём условные: чугунная $2$ кг, алюминиевая $0{,}5$ кг, стальная $1$ кг.

$$c_{\text{ч}}m_{\text{ч}}=540\cdot2=1080\text{ Дж/}{}^\circ\text{С}$$

$$c_{\text{а}}m_{\text{а}}=920\cdot0{,}5=460\text{ Дж/}{}^\circ\text{С}$$

$$c_{\text{с}}m_{\text{с}}=500\cdot1=500\text{ Дж/}{}^\circ\text{С}$$

Пусть продукты забрали по $10\,800$ Дж. Чугунная сковорода остынет на $10\,800:1080=10\text{ }{}^\circ\text{С}$, алюминиевая примерно на $23\text{ }{}^\circ\text{С}$, стальная примерно на $22\text{ }{}^\circ\text{С}$.

Проверим себя с другой стороны: возьмём стальную сковороду той же массы $2$ кг. Тогда $500\cdot2=1000$ Дж/°С, почти как у чугунной. Значит, дело не в самом чугуне, а в большой массе сковороды. Чем тяжелее сковорода при той же теплоте, тем меньше скачет её температура, а значит, продукты жарятся, а не тушатся.