Задачи по теме Тепловые явления 8 класс

8 КЛАСС. 

1. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

 

Задача 1. На рисунке  показаны изменения температуры у двух веществ одинаковой массы при постоянном подводе к ним энергии за счет теплопередачи. Теплоемкость какого вещества больше?

Решение.

Шаг 1. Работа над текстом задачи. Перевод условия задачи в представления.

	1. Представим ситуацию, описываемую в задаче в виде рисунка: два вещества одинаковой массы при постоянном подводе к ним энергии за счет теплопередачи, получают одинаковое количество теплоты:   и   .   2. Выделим разным цветом графики изменения температуры у двух веществ одинаковой массы: график 1  -  красным цветом, график 2 – синим цветом.
Шаг 2. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:		количество теплоты () – энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче; удельная теплоемкость  ()  – количество теплоты, необходимое для изменения температуры тела массой 1кг на 1; график зависимости температуры от количества подводимой теплоты - это наглядное изображение величин, отражающее зависимость между ними.

Шаг 3. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи.

1.  Отметим на графике изменение температуры каждого тела, добавив к шкале температуры термометр:   и  . Очевидно .

 

2.  По условию задачи тела получают одинаковое количество теплоты :   и     Зависимость между удельной теплоемкостью вещества и  изменением температуры обратно пропорциональная, т.е. если , то  . Ответ:

Задача 2. Для определения теплоемкости вещества груза массой   его нагревают до температуры  , а  потом опускают в теплоизолированный от внешнего пространства легкий сосуд,  в который налита вода массой  при температуре  . После опускания груза и перемешивания воды температура воды и груза становится  равной . Рассчитайте теплоемкость вещества груза, используя теплоемкость воды.

Решение.

Шаг 1. Работа над текстом задачи. Перевод условия задачи в представления.

Представим ситуацию, описываемую в задаче в виде рисунка: при опускании груза в воду температура груза уменьшается, а температура воды увеличивается.

Шаг 2. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

количество теплоты () – энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче; удельная теплоемкость  ()  – количество теплоты, необходимое для изменения температуры тела массой 1кг на 1; закон сохранения энергии в тепловых процессах  – при переходе энергии от одного тела к другому или превращении одного вида энергии в другой энергия сохраняется; уравнение теплового баланса  – количество теплоты, отданное при теплообмене более горячим телом, будет равно по модулю количеству теплоты, полученному менее горячим телом: .

Шаг 3. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи.

Между грузом и водой происходит теплообмен.

Энергия переходит от горячего тела к холодной воде: количество теплоты, отданное при теплообмене более горячим телом (грузом), будет равно по модулю количеству теплоты, полученному менее горячим телом (водой).

Шаг 4.Математическая модель решения.

Дано:

1)       При теплообмене количество теплоты, отданное при охлаждении более горячим телом, равно количеству теплоты, полученному холодной водой   2)       Количество теплоты, выделившиеся при охлаждении горячего цилиндра                от температуры  до  .    3)   Количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании                         от температуры  до    4)   Подставим формулы (2) и (3) в формулу (1)                                                                                                                     Ответ:

 

Задача 3. В столбчатой диаграмме представлена информация о количестве теплоты (в килоджоулях, кДж), необходимом для плавления 100г различных металлов, взятых при температурах их плавления. Определите удельную теплоту плавления меди.

 

1) 2) 3) 4)

Решение.

Шаг 1. Работа над текстом задачи. Перевод условия задачи в представления. На  столбчатой диаграмме выделим количество теплоты, необходимое для плавления меди.

Шаг 2. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

плавление – переход вещества из твердого состояния в жидкое; количество теплоты () – энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче; удельная теплота плавления () – количество теплоты, необходимое для плавления тела массой 1кг при температуре плавления: температура плавления – температура, при которой тело плавится; диаграмма  - графическое представление данных, позволяющее быстро оценить соотношение нескольких величин; представляет собой геометрическое символьное изображение информации.

Шаг 4.Математическая модель решения.

Дано:

1)       Количество теплоты, необходимое для плавления                                                                Ответ:

 

Задача 4. Кусочек свинца  массой  расплавился  наполовину при сообщении ему количества теплоты . Какова была начальная температура свинца ? Удельная теплота плавления свинца , его удельная теплоемкость    и температура плавления .

Решение.

Шаг 1. Работа над текстом задачи. Перевод условия задачи в представления. По условию задачи кусочек свинца расплавился наполовину при сообщении ему количества теплоты . Возможно, сначала тело необходимо было нагреть до температуры плавления.

Шаг 2. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

 

плавление – переход вещества из твердого состояния в жидкое;

количество теплоты () – энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче;

удельная теплоемкость  ()  – количество теплоты, необходимое для изменения температуры тела массой 1кг на 1;

удельная теплота плавления () – количество теплоты, необходимое для плавления тела массой 1кг при температуре плавления:

температура плавления – температура, при которой тело плавится

Шаг 3. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи. Представим процессы, происходящие с кусочком свинца при сообщении ему количества теплоты 

1. Чтобы расплавить кусочек свинца, его необходимо сначала нагреть от температуры  до температуры плавления , сообщив ему количество теплоты
2. Чтобы расплавить кусочек свинца наполовину, необходимо ему сообщить количество теплоты  .
3. Все количество теплоты

Шаг 4.Математическая модель решения.

 

Дано:

1)       Количество подводимой теплоты расходуется на нагревание и плавление кусочка свинца 2)       Количество теплоты, необходимое для нагревания кусочка свинца от температуры до  3)       Количество теплоты, необходимое для плавления  кусочка свинца (учтем, что кусочек свинца расплавился наполовину)       4)   Подставим формулы (2) и (3) в формулу (1)                  Ответ: