Тепловые Явления — Задание 16 ОГЭ по физике №00007602 | Global EE
Тепловые Явления — Задание 16 ОГЭ по физике №00007602
№2. Задание 16
ID: 00007602
Ученик провел серию экспериментов по изучению процессов теплообмена. Для этого он использовал калориметр с очень маленькой удельной теплоемкостью, в который он наливал различное количество воды при температуре +20 °C. Ученик опускал в воду тела одинаковых масс, изготовленные из различных материалов и предварительно нагретые до температуры +80 °C, дожидался установления теплового равновесия и с помощью термометра измерял (с точностью до 1 °C), на сколько градусов повысилась температура воды в калориметре. Результаты измерений представлены в таблице:
№ опыта
Удельная теплоёмкость тела, Дж/(кг·°C)
Масса тела, г
Повышение температуры воды $\Delta t$, °C
1
920
200
18
2
920
400
11
3
130
100
7
4
500
400
6
Какие утверждения соответствуют результатам проведенных экспериментальных измерений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.
1) Если, не изменяя другие величины, изменить массу воды в 2 раза, то повышение температуры воды также изменится в 2 раза.
2) При увеличении удельной теплоемкости тела повышение температуры воды обязательно увеличивается
3) Если, не изменяя другие величины, увеличить удельную теплоемкость тела, то повышение температуры воды увеличится.
4) Удельная теплоемкость воды намного меньше удельной теплоемкости использовавшихся тел.
5) Если, не изменяя другие величины, увеличить массу воды, то повышение температуры воды уменьшится.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
Вода: $T_{\text{вода}} = 20°C$.
Тела: $T_{\text{тело}} = 80°C$, масса одинакова, материалы разные.
Калориметр: теплоёмкость пренебрежимо мала.
Найти:
Верные утверждения по результатам опытов
⠀
Решение:
Уравнение теплового баланса (тело отдаёт — вода получает):
$$c_{\text{тело}} \cdot m_{\text{тело}} \cdot (T_{\text{тело}} - T_{\text{равн}}) = c_{\text{вода}} \cdot m_{\text{вода}} \cdot \Delta T$$Утверждение 1 (неверно): При увеличении массы воды в 2 раза правая часть вырастет в 2 раза при том же $\Delta T$, значит $\Delta T$ уменьшится вдвое (не «изменится в 2 раза» в том смысле, что формулировка не уточняет направление). Пропорциональность обратная, а не прямая. Утверждение некорректно.
Утверждение 2 (неверно): Слово «обязательно» делает утверждение ложным — при изменении $c_{\text{тело}}$ одновременно меняется и температура равновесия $T_{\text{равн}}$, поэтому гарантировать рост $\Delta T$ нельзя.
Утверждение 3 (верно): Если увеличить $c_{\text{тело}}$, не меняя ничего другого (масса, начальные температуры, масса воды), то тело отдаёт больше теплоты при том же перепаде температур — вода нагреется сильнее. В опытах это подтверждается: при увеличении $c$ с 500 до 920 повышение температуры воды выросло.
Утверждение 4 (неверно): Удельная теплоёмкость воды $c_{\text{вода}} = 4200 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}$, что намного больше теплоёмкости большинства тел.
Утверждение 5 (верно): Из уравнения теплового баланса при увеличении $m_{\text{вода}}$ с неизменными остальными параметрами:
$$\Delta T = \frac{c_{\text{тело}} \cdot m_{\text{тело}} \cdot (T_{\text{тело}} - T_{\text{равн}})}{c_{\text{вода}} \cdot m_{\text{вода}}}$$$\Delta T$ уменьшается. Это подтверждается опытными данными.
