Три стакана одинаковой массы с водой при одинаковой температуре

В жару одинаковое количество воды находится в трёх стаканах с одинаковой массой. Но почему температура каждой жидкости в стаканах различна? Чтобы понять это, придется заглянуть сквозь преобразования, принципы физики и математические закономерности.

В физике температура – это мера средней кинетической энергии частиц вещества. Когда вода нагревается, энергия теплового движения переходит от окружающего ее холодного уровня к воде. Теплообмен происходит в результате работы молекулярных сил и процессов внутри жидкости.

Один из фундаментальных принципов физики – закон сохранения энергии. Согласно этому закону, общее количество энергии в системе остается неизменным при преобразованиях. Количество тепловой энергии, затраченной на нагрев каждой стакана с водой, должно быть одинаковым.

3 стакана вода одинаковой массы при температуре

В физике, одно из самостоятельных упражнений на лабораторную работу №1 учебника В.А. Перышкина «Физика, контрольные работы для 8 класса» говорит о трех стаканах с водой одинаковой массы при одинаковой температуре.

Одним из заданий в этом упражнении является объяснить, почему вода в горячем стакане №1 остывает быстрее, чем вода в стакане №2, а вода в стакане №3 остается горячей наибольшее время.

Для решения этой задачи необходимы определенные физические понятия и величины. Одна из них — теплоемкость, обозначена как С. Теплоемкость характеризует способность вещества поглощать и отдавать тепло.

Также, для выполнения задачи необходимо знание физических законов и преобразованиях. Так, в ходе экспериментальных исследований было выделено, что тепло, полученное количеством v1 воды при температуре t1, можно передать воде с температурой t2 с помощью количества v2 воды.

Основная идея решения задачи заключается в том, что горячая вода в стакане №1 передает тепло окружающему воздуху через стенки стакана и воздух. Поэтому, количество тепла, переданного окружающему воздуху, больше, чем количество тепла, переданного воде в стакане.

В стакане №2 количество тепла, переданного окружающему воздуху уже меньше, так как уровень теплоемкости стекла и воды в нем меньше, чем в стакане №1. В стакане же №3 количество тепла, переданного окружающему воздуху минимально, поскольку он имеет наибольшую теплоемкость.

Физика 8 класс Перышкин АВ Лабораторная работа №1

В данной лабораторной работе рассматривается вопрос о влиянии температуры на массу воды. Известно, что при разной температуре вода может иметь разную плотность и теплоемкость. Для проведения опыта были использованы 3 стакана с водой одинаковой массы при разных температурах.

Теоретическое обоснование

Теплоемкость вещества определяет, сколько энергии необходимо передать данному веществу для изменения его температуры на 1 градус Цельсия. Теплоемкость зависит от физических свойств вещества, таких как плотность, температура и теплопроводность.

Плотность вещества определяется отношением массы к объему:

$$

ho = \frac{m}{V}$$

Теплоемкость вещества можно вычислить следующим образом:

$$Q = mc\Delta T$$

где $Q$ — количество теплоты, переданное веществу, $m$ — масса вещества, $c$ — теплоемкость вещества, $\Delta T$ — изменение температуры.

Описание эксперимента

Для проведения данного эксперимента потребуется 3 стакана одинаковой массы. В каждый стакан наливается горячая, холодная и вода при комнатной температуре. Затем измеряется масса каждого стакана с водой.

Полученные результаты представлены в таблице:

Стакан	Масса стакана с водой (г)	Температура воды (°C)
Горячая вода	200	40
Холодная вода	200	10
Вода при комнатной температуре	200	25

Анализ и результаты

Для вычисления изменения массы воды исследуемого стакана нужно измерить ее массу и отнять из нее массу пустого стакана, а затем найти разность в массе стаканов с горячей и холодной водой:

$$\Delta m_1 = m_1 — m_{\text{стакана пустого}}$$

$$\Delta m_2 = m_2 — m_{\text{стакана пустого}}$$

Далее можно найти количество теплоты, переданное веществу, используя формулу для теплоемкости:

$$Q_1 = c_1 \cdot m_1 \cdot \Delta T_1$$

$$Q_2 = c_2 \cdot m_2 \cdot \Delta T_2$$

где $Q_1$ и $Q_2$ — количество теплоты, переданное веществу в первом и втором случае, $c_1$ и $c_2$ — теплоемкость вещества в первом и втором случае, $\Delta T_1$ и $\Delta T_2$ — изменение температуры в первом и втором случае.

Подставив конкретные значения, можно получить следующие результаты:

$$\Delta m_1 = 200 \, \text{г} — 100 \, \text{г} = 100 \, \text{г}$$

$$\Delta m_2 = 200 \, \text{г} — 100 \, \text{г} = 100 \, \text{г}$$

$$Q_1 = c_1 \cdot 100 \, \text{г} \cdot (40 — 25)°C = 1500 \, \text{Дж}$$

$$Q_2 = c_2 \cdot 100 \, \text{г} \cdot (10 — 25)°C = -2500 \, \text{Дж}$$

Анализируя полученные результаты, можно заметить закономерность: при нагревании вода поглощает энергию и масса увеличивается, а при охлаждении вода отдает энергию и масса уменьшается.

Упражнение 13

В данном упражнении рассматривается эксперимент с тремя стаканами воды одинаковой массы при разной температуре. Задача заключается в определении температуры воды в стакане №1 после преобразований.

Лабораторная работа №13

В классе проводится эксперимент, в ходе которого студентам предлагается измерить температуру воды в трех стаканах и определить ее изменение после преобразований.

Перед началом эксперимента каждый стакан обозначается номером и массой воды, чтобы исключить путаницу в дальнейшем. В стакане №1 наливается горячая вода, в стакане №2 — вода при комнатной температуре, а в стакане №3 — холодная вода.

С помощью термометра измеряется температура каждого стакана. Полученные данные записываются в таблицу для дальнейшей обработки.

После измерения температур студенты выполняют преобразования с водой в стаканах. Каждая группа студентов имеет свою задачу для преобразования воды: нагрев, охлаждение или заморозка.

После преобразований студенты измеряют температуру воды в стакане №1 и записывают полученные значения в таблицу. Затем подсчитывают изменение температуры в каждом стакане по сравнению с исходной температурой.

Решение задачи №13

В задаче требуется определить температуру воды в стакане №1 после преобразований. Для решения задачи необходимо установить изменение температуры в стакане №1.

Исходные данные задачи:

• Стакан №1: горячая вода, масса 2 стакана;
• Стакан №2: вода при комнатной температуре;
• Стакан №3: холодная вода.

Решение задачи:

1. Измеряем температуру в стакане №1 перед преобразованиями, записываем полученное значение;
2. Выполняем преобразования с водой в стакане №1, записываем полученные значения;
3. Измеряем температуру в стакане №1 после преобразований, записываем полученное значение;
4. Вычисляем изменение температуры в стакане №1 как разность температур после преобразований и перед преобразованиями;
5. Полученное значение является ответом на задачу.

Таким образом, для решения задачи необходимо провести самостоятельные экспериментальные исследования и выполнить расчеты по заданной методике.

Физика АВ Перышкин

Первоначально, вода наливается в холодную часть каждого стакана и при установлении её температуры окружающего воздуха, происходят физические изменения в жидкости. В результате преобразований, вода внутри стакана выделяет тепло. Данное тепло передается наружному слою стекла и окружающему воздуху, что приводит к его прогреву.

В своей работе АВ Перышкин использует математические модели и экспериментальные данные, чтобы объяснить этот процесс. Он обращает внимание на то, что стекло является плохим проводником тепла, а вода – хорошим. Таким образом, жидкость нагревается быстрее, чем само стекло. В результате этого нагрева, объем воды расширяется, и поскольку внутри стакана нет свободного пространства, она поднимается вверх, занимая место в цилиндре стекла.

Также, следует учесть, что свинец – это металл, который имеет больший коэффициент теплопроводности по сравнению с водой. Поэтому второй стакан с водой и свинцовым цилиндром внутри нагревается быстрее, и вода в нем поднимается еще выше.

Окончательный уровень жидкости в каждом стакане будет достигнут, когда полученное тепло, выделившееся водой, уравновесится с уровнем холодной воды, находящейся внутри стакана. Таким образом, в стакане с железным цилиндром уровень воды будет больше, чем в стакане со свинцом, поскольку железо имеет меньший коэффициент теплопроводности.

Этот экспериментальный факт позволяет АВ Перышкин обосновать свои теоретические выкладки и заключение о разном уровне воды в стаканах при одинаковой массе и температуре окружающего воздуха.

Таким образом, в учебнике Физика АВ Перышкин можно найти необходимые объяснения физических явлений, а также математические решения задач. Он позволяет учащимся понять физические закономерности и применить их в решении практических задач.

Таблица:

Стакан	Материал цилиндра	Уровень воды
№1	Железо	Больше
№2	Свинец	Меньше
№3	Вода	Равный

2 Достаточный уровень

Для объяснения полученных результатов важно рассмотреть теплоемкость воды при разной температуре. Согласно решебнику по физике, лабораторная работа №1 «установление зависимости теплоемкости от температуры» представлена в виде теории и задачи.

В теории мы можем установить, что теплоемкость воды зависит от ее температуры. При повышении температуры теплоемкость увеличивается. Также измерим воду по их энергии и массы.

В задаче классической физики мы можем рассмотреть преобразования энергии воды. Решение задачи позволяет нам получить ответ на вопрос о теплоемкости воды при разной температуре.

После выполнения самостоятельных работ, мы получаем результаты, которые позволяют нам объяснить закономерности. Воду в стакане можно сравнить с жидкостью, в которой выделяется количество теплоты, пропорциональное разности температур.

Обозначения	Значение
масса стакана	одинаковая
площадь стакана	одинаковая
температура воды	одинаковая
температура окружающего воздуха	разная
теплоемкость воды	разная

В результате проведенных экспериментов можно установить, что при одинаковой массе и температуре в стаканах с водой разной температуры происходят разные процессы. В стакане с горячей водой происходит передача тепла в стакан с холодной водой, что приводит к установлению равновесия температур. При этом, количество теплоты, выделившейся в холодной воде, определяется разностью температур до и после установления равновесия.

Решебник по физике ЛА Кирик Самостоятельные и контрольные работы

Этот раздел решебника по физике посвящен задачам о стаканах с водой одинаковой массы, находящейся при разной температуре. В таких задачах необходимо определить изменение уровня жидкости после различных физических преобразований.

Прежде чем приступить к решению задач, необходимо ознакомиться с обозначениями. Обозначим стакан №1, в котором холодная вода, как стакан А, а стакан №2, в котором горячая вода, как стакан Б. Пусть уровень воды в стаканах составляет 8 перышек, а площадь основания стаканов равна 13 см².

Задача №1

Изначально налейте воду из стакана А в сосуд с температурой 20 °С. Затем налейте воду из стакана Б, который был нагрет до 80 °С. В какой момент установится равновесие, если учесть, что вода в стаканах одинаковой массы?

Решение:

После наливания воды в сосуд с температурой 20 °С уровень воды в нем поднимется на определенную величину. Затем, после наливания горячей воды из стакана Б, уровень воды в сосуде снова изменится.

Уровень воды в сосуде установится в момент, когда система достигнет термодинамического равновесия, то есть уровень жидкости не будет меняться. При этом энергия горячей воды будет передана холодной воде, и общая температура станет равной.

Так как вода в стаканах оказалась одинаковой массы, то даная система можно считать изолированной. Также известно, что система не совершает работу и не обменивается теплом с окружающей средой, а значит внутренняя энергия системы не изменяется.

Используя закон сохранения энергии и уравнение теплообмена, можно составить необходимые равенства и решить систему уравнений для определения уровня воды в сосуде в момент установления равновесия.

Полученное решение позволит определить ответ на задачу и уровень жидкости в сосуде после экспериментальных преобразований.

Задача №2

В стакан №1 налейте воду при температуре 10 °С, а в стакан №2 – при температуре 30 °С. Если стаканы имеют одинаковую теплоёмкость и вода в обоих стаканах имеет одинаковое количество вещества, то на сколько степеней изменится температура смеси, если необходимо добиться равновесия температуры?

Решение:

Данная задача является аналогичной предыдущей, однако в данном случае известны начальные температуры воды в стаканах. Система снова является изолированной, и внутренняя энергия не изменяется.

Используя уравнения теплообмена, можно записать уравнение для определения изменения температуры смеси. Решив это уравнение, можно определить, на сколько степеней должна измениться температура смеси, чтобы достичь равновесия температуры.

Полученный ответ позволит определить, сколько нужно подождать после наливания воды из стакана в стакан, чтобы достигнуть равновесия температур.

В данном разделе решебника представлены решения задач о стаканах с водой одинаковой массы при разной температуре. Решения основаны на физических принципах и законах, применяя которые можно определить изменение уровня жидкости и температурных показателей воды после физических преобразований.

Используя данные методы и алгоритмы решения, можно успешно выполнить самостоятельные и контрольные работы по физике и улучшить свои знания в этой области на новый уровень!

Видео:

Упр 13.6 — Физика 8 класс Пёрышкин

Упр 13.6 — Физика 8 класс Пёрышкин by GDZ Ru 231 views 6 years ago 1 minute, 18 seconds