Задание № 713

Первые измерения удельной теплоёмкости произвёл шотландский учёный Дж. Блэк. Со своим помощником он налил воду и ртуть равных объёмов в одинаковые сосуды, поместил их на одинаковом расстоянии от огня и наблюдал за скоростью повышения температуры воды и ртути. Учёный был в полной уверенности, что температура ртути будет повышаться медленнее, чем воды, так как плотность ртути в 13,5 раза больше. Верным ли было предположение Блэка?

Решение

Температура ртути повышалась вдвое быстрее, так как удельная теплоёмкость ртути меньше, чем удельная теплоёмкость воды.

Задание № 714

Для придания необходимых физических свойств инструменты (резцы, зубила, свёрла) нагревают до высокой температуры (700—1300 °С) и затем охлаждают (закаливают) в воде, машинном масле или воздухе. В какой среде охлаждение происходит наиболее быстро? Почему?

Решение

Быстрее всего происходит охлаждение в воде, так как удельная теплоёмкость воды наибольшая.

Задание № 715

Что эффективнее использовать в качестве грелки − воду или песок равной массы при одной и той же температуре?

Решение

При равной массе и температуре эффективнее использовать воду, удельная теплоемкость воды почти в 5 раз больше, чем у песка, вода будет остывать медленнее.

Задание № 716

Воду в кастрюле нагрели вначале на 20 °С, а затем ещё на 40 °С. В каком случае для нагрева воды потребовалось большее количество теплоты и во сколько раз?

Решение

Дано:
$m_{1} = m_{2}$;
$с_{1} = c_{2}$;
$Δt_{1} = 20 °С$;
$Δt_{2} = 40 °С$.
Найти:
$\frac{Q_{2}}{Q_{1}}$ − ?
Решение:
Количество теплоты, необходимое для нагрева воды:
Q = cmΔt;
$\frac{Q_{2}}{Q_{1}} = \frac{cmΔt_{2}}{cmΔt_{1}} = \frac{cm * 40}{cm * 20} = 2$.
Ответ: Для нагрева воды на 40 °С потребовалось большее количество теплоты в 2 раза.

Задание № 717

Под каким из предварительно нагретых шаров (их массы и температуры одинаковы) растает больше льда (рис. 104)?
рис. 104

Решение

При одинаковых массах и температуре больше льда растает под шаром с большей удельной теплоемкостью. Удельные теплоёмкости металлов равны. Следовательно, лед под шарами растает одинаково.

Задание № 718

Медной и железной гирькам равной массы передано одинаковое количество теплоты. Какая из гирек нагреется на большее число градусов?

Решение

Удельная теплоемкость меди меньше удельной теплоемкости железа, значит требуется меньшее количество теплоты для того, чтобы нагреть единицу массы меди на 1 градус. Значит при сообщении гирькам одинакового количества теплоты, медная нагрелась на большее число градусов.

Задание № 719

В термической печи нагрелись на одно и то же число градусов алюминиевая и стальная детали. Одинаковое ли количество теплоты получили детали, если их массы равны?

Решение

Количество теплоты, необходимое для нагрева деталей равно: Q = cmΔt.
Так как удельная теплоемкость алюминия больше теплоемкости стали, а изменение температур и массы равны, то алюминиевая деталь получила большее количество теплоты.

Задание № 720

На одинаковых горелках нагрели воду, медь и железо равной массы. Укажите, какой из графиков (рис. 105) соответствует изменению температуры воды, меди и железа с течением времени.
рис. 105

Решение

Удельная теплоемкость воды с = 4200 $\frac{Дж}{кг * °С}$, меди − 380 $\frac{Дж}{кг * °С}$, железа − 460 $\frac{Дж}{кг * °С}$. Количество подводимого тепла и массы веществ одинаковы. Так как Q = cmΔt, то быстрее всего нагревается медь, потом железо, потом вода. Соответственно, график I − для воды, график II − для железа, график III − для воды.