Задание Физика 8 Класс №00051485

Термометр показывает свою собственную температуру. Пока он нагревается до температуры воды, он забирает у воды теплоту, и вода немного остывает. Когда воды мало, а термометр холодный, эта поправка заметна. Поэтому показание $60\text{ }{}^\circ\text{С}$ — это общая температура воды и термометра в конце, а вода сначала была горячее.

Термометр нагрелся с $20$ до $60\text{ }{}^\circ\text{С}$, то есть на $40\text{ }{}^\circ\text{С}$. На каждый градус ему нужно $8{,}4\text{ Дж}$, значит, он получил:

$$Q = 8{,}4 \cdot 40 = 336\text{ Дж}.$$

Эту теплоту отдала вода (уравнение теплового баланса). Масса воды $20\text{ г} = 0{,}02\text{ кг}$, и она остыла на:

$$\Delta t = \dfrac{Q}{cm} = \dfrac{336}{4\,200 \cdot 0{,}02} = \dfrac{336}{84} = 4\text{ }{}^\circ\text{С}.$$

Вода остыла до $60\text{ }{}^\circ\text{С}$, значит, до измерения её температура была $60 + 4 = 64\text{ }{}^\circ\text{С}$.

Проверим себя, сравнив «теплоёмкости». Чтобы нагреть всю воду на $1\text{ }{}^\circ\text{С}$, нужно $4\,200 \cdot 0{,}02 = 84\text{ Дж}$, а термометр — $8{,}4\text{ Дж}$, в $10$ раз меньше. Значит, вода изменит температуру в $10$ раз слабее, чем термометр: он нагрелся на $40\text{ }{}^\circ\text{С}$, а вода остыла на $4\text{ }{}^\circ\text{С}$. Вот почему в маленьком количестве воды лучше мерить температуру заранее прогретым термометром.