Качественная задача (объяснение физических процессов и свойств тел) · 66 заданий
- Задание №19№19
На одну чашу весов поставили блюдце с горячей водой, а на другую – уравновешивающие её гири. Сохранится ли с течением времени это равновесие? Ответ по…
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №19№19
К невесомой нити (см. рисунок) подвешен груз А . К нему на пружине прикрепляют груз В и затем нить пережигают. Какой из грузов в начале падения имеет…
Второй закон Ньютона
- Задание №19№19
Колбу с жидкостью поместили в сосуд с водой (см. рисунок), при этом наблюдали повышение уровня жидкости в трубке. Сравните первоначальные температуры…
Тепловое расширение и сжатие
- Задание №19№19
Два ученика одновременно измеряли атмосферное давление с помощью барометра: один – находясь в школьном дворе под открытым небом, другой – в кабинете ф…
Давление
- Задание №19№19
Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую плёнку. Обязательно ли эта плёнка закроет всю поверхность воды?…
Основные положения МКТ
- Задание №19№19
Два спиртовых термометра – большой и маленький – сделаны из одинакового материала. Большой термометр значительно тяжелее и содержит, соответственно, б…
Уравнение теплового баланса
- Задание №19№19
В два одинаковых стакана налита вода до одной высоты. В один стакан опустили сплошной стальной брусок, а в другой – сплошной медный брусок той же масс…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Для того чтобы стеклянный стакан не треснул, какую ложку (деревянную или металлическую) следует в него опустить, прежде чем налить кипяток? Ответ пояс…
Виды теплопередачи
- Задание №19№19
Каким образом легче резать картон с помощью ножниц: помещая картон у кончиков лезвий или ближе к их середине? Ответ поясните.
Простые механизмы. Рычаг. КПД
- Задание №19№19
В сосуде с водой находятся три бруска, которые в равновесии располагаются так, как показано на рисунке. Бруски сделаны из разных материалов, но имеют…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Стёкла окон дома или его стены в лучах солнечного света кажутся более тёмными? Ответ поясните.
Отражение света
- Задание №19№19
Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (ри…
Внутренняя энергия
Два спиртовых термометра – большой и маленький – сделаны из одинакового материала. Большой термометр значительно тяжелее и содержит, соответственно, бо́льшую массу спирта. Термометры опустили в два одинаковых небольших стаканчика с одновременно налитым в них кипятком и дождались установления теплового равновесия в системе термометр – вода. Одинаковую ли температуру покажут термометры? Ответ поясните.
Решение
Решение.
Для ответа на вопрос задачи проанализируем процесс теплообмена между горячей водой и термометрами.
1. Физическое явление: При контакте тел с разной температурой происходит теплообмен. Теплота передаётся от более нагретого тела (воды) к менее нагретому (термометру) до тех пор, пока их температуры не сравняются, то есть не наступит состояние теплового равновесия.
2. Уравнение теплового баланса: Согласно закону сохранения энергии, количество теплоты Qотд, отданное горячей водой, равно количеству теплоты Qпол, полученному термометром (в пренебрежении потерями в окружающую среду):
Qотд=Qпол.
Формула для расчёта теплоты: Q=cmΔt, где c — удельная теплоёмкость, m — масса, Δt — изменение температуры.
3. Сравнение термометров: По условию большой термометр имеет бо́льшую массу спирта и стекла, чем маленький. Следовательно, его теплоёмкость C=cm (количество теплоты, необходимое для нагрева всего прибора на 1 градус) значительно выше, чем у маленького термометра.
4. Анализ процесса:
— Когда мы опускаем маленький термометр в стакан с кипятком, он забирает у воды небольшое количество теплоты для своего нагрева. Температура воды при этом понижается незначительно.
— Когда мы опускаем большой термометр в такой же стакан с таким же количеством кипятка, он, обладая большой массой и теплоёмкостью, забирает у воды гораздо большее количество теплоты для того, чтобы нагреться до состояния равновесия.
— Так как большой термометр забирает больше энергии, вода в его стакане остынет сильнее.
5. Вывод: Поскольку в стакане с большим термометром конечная температура системы «вода — термометр» окажется ниже, чем в стакане с маленьким термометром, показания приборов будут различаться. Маленький термометр покажет более высокую температуру, максимально близкую к начальной температуре кипятка.
Ответ: Нет, не одинаковую. Маленький термометр покажет более высокую температуру, так как из-за его меньшей массы и теплоёмкости он заберёт у воды меньше теплоты, и вода в стакане остынет меньше.
Источник: ФИПИ