ГДЗ по физике, 8 класс, Перышкин, номер 11.4: Удельная теплоёмкость

План решения:

• Разберём первую часть задачи: почему алюминиевый стакан нагревается быстрее стеклянного при одинаковой удельной теплоёмкости. Ключевым фактором здесь является не только c, но и теплопроводность материала.
• Разберём вторую часть задачи: сравним изменение температуры медной и стальной гирь одинаковой массы при получении равного количества теплоты. Используем формулу для расчёта количества теплоты.

Вычисление и объяснение:

Часть 1. Нагрев стаканов

Хотя удельные теплоёмкости стекла (c_ст ≈840 Дж/(кг·°C)) и алюминия (c_ал ≈920 Дж/(кг·°C)) действительно близки по значению, скорость нагрева тела зависит также от его теплопроводности . Теплопроводность показывает, как быстро тепло передаётся внутри вещества от нагретых участков к холодным.

Алюминий обладает значительно более высокой теплопроводностью, чем стекло (примерно в 500 раз выше). Поэтому тепло от горячей воды очень быстро распределяется по всему объёму алюминиевого стакана, включая внешние стенки, которые мы держим руками. В случае со стеклом теплопроводность низкая: внутренний слой греется, а внешний остаётся относительно холодным дольше, так как тепло медленно проходит через толщу стекла. Именно поэтому алюминиевый стакан кажется «горячим» или прогревается руками быстрее.

Часть 2. Гирьки (медная и стальная)

Для определения того, у какой гири изменится температура сильнее, воспользуемся формулой количества теплоты:

Отсюда выразим изменение температуры Δt:

По условию задачи:

• Массы гирь равны: m_меди =m_стали =m;
• Количество полученной теплоты равно: Q_меди =Q_стали =Q.

Следовательно, изменение температуры обратно пропорционально удельной теплоёмкости вещества:

Сравним табличные значения удельных теплоёмкостей:

• Удельная теплоёмкость меди: c_меди ≈380 Дж/(кг·°C);
• Удельная теплоёмкость стали: c_стали ≈460 Дж/(кг·°C).

Так как c_меди <c_стали, то знаменатель дроби для меди меньше, а значит, значение Δt для меди будет больше.

Проверка:

Логика верна: вещество с меньшей удельной теплоёмкостью требует меньше энергии для изменения своей температуры на один градус. При одинаковом притоке энергии такое вещество нагреется сильнее. Медь имеет меньшую удельную теплоёмкость, чем сталь, следовательно, её температура изменится сильнее. Объяснение про стаканы корректно опирается на физический смысл теплопроводности, отличной от теплоёмкости.