В теплоизолированной картонной трубке длиной 1 м находится небольшое количество свинцовой дроби. Трубку в вертикальной плоскости переворачивают п раз из одного вертикального положения в другое (переворачивают на 180°). Дробь падает и нагревается. Если такой опыт провести с алюминиевой дробью, то повышение температуры у алюминиевой дроби будет примерно в 7 раз меньше, чем у свинцовой.
С чем это связано?
1) Плотность свинца больше плотности алюминия.
2) Удельная теплоёмкость свинца меньше удельной теплоёмкости алюминия.
3) Теплопроводность свинца больше теплопроводности алюминия.
4) Масса свинцовой дроби больше.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
l = 1 \text{ м}, \quad N = \text{const}. Алюминиевая дробь нагревается в 7 раз меньше свинцовой.
Найти:
Причину разницы в нагреве.
⠀
Решение:
При каждом переворачивании дробь падает на высоту l = 1 \text{ м}. Потенциальная энергия переходит в кинетическую, а при ударе — в теплоту:
Q = N \cdot mgl
Количество теплоты Q расходуется на нагрев дроби по формуле:
Q = c \cdot m \cdot \Delta T
Из двух выражений:
N \cdot mgl = c \cdot m \cdot \Delta T \implies \Delta T = \frac{Ngl}{c}
Масса дроби сокращается! Повышение температуры не зависит от массы, а определяется только удельной теплоёмкостью c.
Значит:
\frac{\Delta T_{\text{св}}}{\Delta T_{\text{ал}}} = \frac{c_{\text{ал}}}{c_{\text{св}}} = 7
То есть удельная теплоёмкость алюминия в 7 раз больше удельной теплоёмкости свинца. Поэтому при том же количестве теплоты алюминий нагревается меньше — его нужно «сильнее греть» для изменения температуры.
Верный ответ — утверждение 2: удельная теплоёмкость свинца меньше удельной теплоёмкости алюминия.
Ответ
2
Видеоразбор
Задание 5 ОГЭ по физике: В теплоизолированной картонной трубке длиной 1 м находится… | Global EE
