Тепловые Явления

Задание №3. Физические Явления

№2. Задание 3

ID: 00017936

Три цилиндра одинаковых высоты и радиуса, сделанные из алюминия, цинка и меди, нагрели до одинаковой температуры и поставили торцами на горизонтальную поверхность льда, имеющую температуру $$0$$ °C. Когда установилось тепловое равновесие, цилиндры проплавили во льду цилиндрические углубления. Считая, что вся теплота, отводимая от цилиндров при их остывании, передавалась льду, определите, под каким из цилиндров углубление получилось меньше.

1) под цинковым

2) под алюминиевым

3) под медным

4) под всеми тремя цилиндрами углубления получились одинаковыми

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Самая мелкая ямка будет у того цилиндра, который отдал льду меньше всего теплоты. Отданная при остывании теплота $Q = c\,m\,\Delta t$ . Перепад температуры $\Delta t$ у всех одинаков, объём $$V$$ тоже одинаков (равные высота и радиус), поэтому всё решает произведение «удельная теплоёмкость × плотность» $c\rho$ : чем оно меньше, тем меньше теплоты и тем мельче ямка.

Сравниваем $c\rho$

Алюминий $c\rho \approx 920 \cdot 2700 \approx 2{,}5 \cdot 10^{6}$ ; цинк $\approx 400 \cdot 7100 \approx 2{,}8 \cdot 10^{6}$ ; медь $\approx 380 \cdot 8900 \approx 3{,}4 \cdot 10^{6}$ . Наименьшее значение — у алюминия, значит он отдаст меньше всего теплоты и проплавит самую мелкую ямку.

Ответ: 2 — под алюминиевым цилиндром.

Ответ

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)