Физика 9 класс, 10 неделя, урок 19: Решение задач

Количество теплоты

Уроки 18–19 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019

Решение задач

Учебник: с. 60–62

ЦельРешайте задачи на теплоту, тепловой баланс, работу и внутреннюю энергию.

Новые слова

закон сохранения энергии · energiyaning saqlanishiтемпература смеси · aralashma temperaturasiизобарное нагревание · izobarik qizdirishпотери тепла · issiqlik yo‘qotishi

Объяснение

В задачах на теплоту сначала перечислите тела и их начальные температуры. Определите, какое тело отдаёт теплоту (остывает), а какое получает (нагревается), составьте баланс Q_отд = Q_получ и используйте массу и c в согласованных единицах. Если механическая энергия превращается в теплоту, например при падении тела с высоты и ударе о землю, то mgh = cmΔt даёт Δt = gh/c. В задачах о газах изменение внутренней энергии ΔU = (3/2)νRΔT (одноатомный газ) и работа при изобарном процессе A = νRΔT находятся отдельно; ΔU зависит только от начального и конечного состояний, а не от пути, по которому шёл газ. Проверьте результат: температура смеси должна лежать между начальными температурами.

Примеры

Свинцовый шар (c = 130 Дж/(кг·К)) падает с высоты 26 м и ударяется о землю. Если вся энергия идёт на нагревание шара (g ≈ 10 м/с²): Δt = gh/c = 10·26/130 = 2 K. Ответ не зависит от массы.

1,5 моль одноатомного газа изобарно нагревают на 40 K: ΔU = (3/2)νRΔT = 1,5·1,5·8,31·40 ≈ 748 Дж; работа, совершённая газом, A = νRΔT = 1,5·8,31·40 ≈ 499 Дж. Обратите внимание, что A/ΔU = 2/3.

Работа в классе

Игра в классе «Баланс»: две карточки задают массы и температуры воды; группа угадывает конечную температуру (до вычислений), затем вычисляет и сравнивает. Только расчёт; кипяток не используется.

Упражнения

Сколько теплоты (Дж) нужно, чтобы нагреть 3 кг воды от 10 °C до 60 °C? c = 4200 Дж/(кг·К).

2 кг воды при 90 °C смешивают с 6 кг воды при 10 °C. Какова конечная температура в °C?

Одноатомный газ изобарно нагревают, и его внутренняя энергия возрастает на 600 Дж. Какую работу он совершает (Дж)?

Почему в задачах на тепловой баланс предполагают, что «теплота не теряется в окружающую среду», и как это влияет на реальный опыт?