ID: 00040120
Ученик провёл эксперимент по изучению количества теплоты, выделяющейся при остывании металлических цилиндров различной массы, предварительно нагретых до температуры t _{1}.
Количество теплоты оценивалось по нагреванию 100 г воды, налитой в калориметр и имеющей первоначально температуру 20°С, при опускании в неё нагретого цилиндра и установлении состояния теплового равновесия.
В таблице указаны результаты экспериментальных измерений массы m цилиндра, первоначальной температуры цилиндра t _{1} и изменения температуры Δ t _{ }воды для четырёх опытов.
№ опыта | Материал цилиндра | Масса цилиндра m , г | Начальная температура цилиндра t _{1} , °С | Изменение температуры воды Δ t , °С |
|---|---|---|---|---|
1 | медь | 100 | 100 | 10 |
2 | алюминий | 100 | 60 | 10 |
3 | алюминий | 200 | 100 | 24 |
4 | медь | 200 | 100 | 13 |
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных измерений. Укажите их номера.
1) Количество теплоты, выделяемое нагретым телом, не зависит от вещества, из которого изготовлено тело.
2) Количество теплоты, выделяемое нагретым телом, зависит от массы этого тела.
3) При остывании цилиндров в первом и во втором опытах выделилось одинаковое количество теплоты.
4) При остывании алюминиевого цилиндра в третьем опыте выделилось наименьшее количество теплоты.
5) Удельная теплоёмкость алюминия равна удельной теплоёмкости меди.
Источник: ФИПИ
Тепло, отданное остывающим цилиндром, полностью идёт на нагрев воды: $Q=c_{воды}m_{воды}\Delta t$. Масса воды ($100$ г) и её теплоёмкость одинаковые во всех четырёх опытах — значит, количество выделенной теплоты $Q$ прямо пропорционально $\Delta t$ из таблицы: опыт 1 — $\Delta t=10$, опыт 2 — $10$, опыт 3 — $24$, опыт 4 — $13$ (в одних и тех же условных единицах).
1. Сравним опыт 3 (алюминий, 200 г, $t_1=100$, $\Delta t=24$) и опыт 4 (медь, 200 г, $t_1=100$, $\Delta t=13$): масса и начальная температура одинаковые, материал разный — а $Q$ получилось РАЗНОЕ. Значит, теплота ЗАВИСИТ от вещества. Неверно.
2. Сравним опыт 1 (медь, 100 г, $t_1=100$, $\Delta t=10$) и опыт 4 (медь, 200 г, $t_1=100$, $\Delta t=13$): материал и начальная температура одинаковые, масса разная — и $Q$ тоже разное (10 и 13). Значит, теплота зависит от массы тела. Верно.
3. В опыте 1 $\Delta t=10$, в опыте 2 $\Delta t=10$ — числа совпадают, значит, выделилось одинаковое количество теплоты (несмотря на то что материал и начальная температура разные — так уж совпало по итоговым числам). Верно.
4. Среди всех опытов у алюминиевого цилиндра в опыте 3 как раз САМОЕ БОЛЬШОЕ значение $\Delta t=24$ — то есть выделилось НАИБОЛЬШЕЕ количество теплоты, а не наименьшее. Неверно.
5. Опыт 3 и опыт 4 показывают, что при одинаковой массе и начальной температуре алюминий и медь дают разное количество теплоты — значит, их удельные теплоёмкости РАЗНЫЕ, а не равны (в реальности $c_{Al}\approx880$, $c_{Cu}\approx380$ Дж/(кг·°С)). Неверно.