Тепловые Явления

Задание №3. Физические Явления

№2. Задание 3

ID: 00029735

Выберите правильный ответ. В теплоизолированной картонной трубке длиной 1 м находится небольшое количество свинцовой дроби. Трубку в вертикальной плоскости переворачивают n раз из одного вертикального положения в другое (переворачивают на 180°). Дробь падает и нагревается. Если такой опыт провести с алюминиевой дробью той же массы, 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

Идея

При каждом перевороте трубки дробь падает с одной и той же высоты и той же массой (условие говорит — «той же массой»), значит, работа силы тяжести, переходящая в тепло за один переворот, у свинца и алюминия одинакова.

Рассуждаем

Количество теплоты $$Q$$ , полученное дробью, связано с изменением температуры формулой $Q = cm\Delta T$ , откуда $\Delta T = \dfrac{Q}{cm}$ . Массы у дроби одинаковые, количество теплоты за одинаковое число переворотов тоже примерно одинаковое — значит, нагрев $\Delta T$ обратно пропорционален удельной теплоёмкости $$c$$ .

Раз алюминиевая дробь нагревается в 7 раз меньше свинцовой при тех же $$Q$$ и $$m$$ , значит, удельная теплоёмкость свинца в 7 раз меньше удельной теплоёмкости алюминия — это действительно так: у свинца $c \approx 130 \text{ Дж/(кг·°C)}$ , у алюминия $c \approx 900 \text{ Дж/(кг·°C)}$ . Плотность (вариант 1) и масса дроби (вариант 4) на нагрев при одинаковой массе не влияют, а теплопроводность (вариант 3) определяет скорость передачи тепла, а не итоговое изменение температуры при заданном количестве теплоты.

Ответ

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)