Расчет количества теплоты (8 класс)

[Ilya83]

Здравствуйте! Поясните пожалуйста принцип решения задач на тему "Расчет количества теплоты".

Теория:
Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершив работу и теплопередачей.

При теплопередаче используется понятие "количество теплоты". Дана формула для расчета:
$Q=cm\Delta t$

Практика:

Цитата:

Двигатель мощностью 50Вт в течение 10 мин. вращает лопасти вентилятора внутри калориметра с водой. На сколько повысится за это время температура воды, если её масса 2 кг?

Очевидно, что совершается работа. Вопрос, как мне решить данную задачу используя формулу для расчета количества теплоты?
Какой алгоритм/ход мыслей?

[sergey zhukov]

Ilya83
Во первых, найдите работу, которая "очевидно, совершается".

[Ilya83]

Цитата:

Во первых, найдите работу, которая "очевидно, совершается".

$A=Nt$
30кДж

[sergey zhukov]

Ilya83
Отлично. Работа у нас в кДж, теплота - тоже в кДж. Может, приравнять их?

[Ilya83]

$Nt = cmt$ и дальше выражать.

Метод подбора какой-то получается. Т.е.

Цитата:

С какой высоты должна упасть капля, чтобы закипеть

$Q$ у нас в Дж. Падает с высоты - потенциальная энергия. Тоже в Дж.

$E_p=Q$.

Вроде понял. Спасибо.

[Emergency]

Ilya83 в сообщении #1493521 писал(а):

$Nt = cmt$ и дальше выражать.

Вы написали слева и справа время. Справа должна быть температура ($T$)

[Ilya83]

$Nt=cm\Delta T$

[Emergency]

Отлично.

[DimaM]

Ilya83 в сообщении #1493511 писал(а):

Цитата:
Двигатель мощностью 50Вт в течение 10 мин. вращает лопасти вентилятора внутри калориметра с водой. На сколько повысится за это время температура воды, если её масса 2 кг?

Какое-то очень корявое описание опыта Джоуля.

[Ilya83]

Цитата:

Какое-то очень корявое описание опыта Джоуля.

Наверно все упрощают, т.к. 8 класс.

Вот еще пример:

Цитата:

Стеклянный шар (1кг) вытащили из кипящей воды и оставили в большой комнате с темп. 10 на сутки. Найти конечную темп.

$Q$ - количество теплоты отданной шаром
$c$ - удельная теплоемкость стекла (840)
$m$ - масса (1)
$\Delta T$ - разница температур (100-10)
$T_1$ - начальная темп.
$T_2$ - конечная темп.

$Q=c\Delta T=-75600$

$T_2=\frac{-Q}{c}+T_1=10$

Т.е. получилось, что шар остыл до комнатной температуры.

А разве не должно быть так, что шар передал теплоту комнате и темп. в комнате повысилась?
Т.е. должны темп. комнаты и шара уравняться. При этом темп. комнаты должна повыситься, а темп. шара понизиться.

[DimaM]

Ilya83 в сообщении #1493684 писал(а):

А разве не должно быть так, что шар передал теплоту комнате и темп. в комнате повысилась?
Т.е. должны темп. комнаты и шара уравняться. При этом темп. комнаты должна повыситься, а темп. шара понизиться.

Для этого должна быть комната-термос. В реальной жизни такие встречаются редко.

А откуда вы такие дурацкие задачки достаете?

[sergey zhukov]

Ilya83 в сообщении #1493684 писал(а):

Т.е. получилось, что шар остыл до комнатной температуры.

Вполне нормальная задача, на мой взгляд. Не всегда же задачи должны быть полностью корректно поставлены. Так в жизни как раз и не бывает. Я так думаю, что основная трудность в любой задаче почти всегда сводится к двум вещам:

1.Понять, какие естественные упрощения/допущения в задаче можно/нужно сделать;
2.Перевести условие задачи на математический язык.

Эти две вещи - как мне кажется - это и есть самое важное умение при решении задач. Когда получены уравнения, 9/10 задачи уже решено.

Не раз мне встречались задачи, вся трудность которых состояла просто в особой формулировке. Стоит перевести это на математику или даже просто переформулировать немного по другому, как выясняется, что никакой задачи вообще нет.

Особенно мне нравится вот такая задача: найти сопротивление цепи:

[Emergency]

Ilya83 в сообщении #1493684 писал(а):

Вот еще пример:

Цитата:

Стеклянный шар (1кг) вытащили из кипящей воды и оставили в большой комнате с темп. 10 на сутки. Найти конечную темп.

Это сложная задача на скорость остывания. Нагревом комнаты тут надо пренебречь, так как указано, что комната большая.
Но вы с самого начала положили, что шар отдал всё избыточное тепло, то есть не решали ее, а постулировали, что шар остынет до температуры комнаты.
Сложность задачи, в том, что в реальных условиях действуют одновременно три способа теплопередачи - излучение, конвекция и теплопроводность. Условие, что шар в комнате позволяет считать, что ветра нет, и делать расчет конвекции (которая обеспечивает бОльшую часть теплоотдачи) исходя из потока нагревающегося от шара воздуха. Это задача с упрощениями для третьего курса ВУЗа.

-- 22.11.2020, 09:50 --

sergey zhukov в сообщении #1493693 писал(а):

Особенно мне нравится вот такая задача: найти сопротивление цепи:

Это простая задача с плохо нарисованной схемой. Такое встречалось в схемах советской электроники, где она иногда не помогает, а запутывает.

[diletto]

sergey zhukov в сообщении #1493693 писал(а):

Особенно мне нравится вот такая задача: найти сопротивление цепи:
Изображение

Попытался решить в уме и обалдел от неповоротливости этого самого ума...
То есть, я уже уверил себя в том, что это три запараллеленных резистора, но всё равно руки чешутся проверить с карандашом. Удивительно. Куда уж там в многомерные вещи соваться :(

[Ilya83]

Цитата:

Вполне нормальная задача, на мой взгляд

Ну они указали на упрощение ("оставили в большой комнате"). Могли бы еще добавить "с открытой форточкой"
Я бы написал что-то вроде:

Цитата:

с включенным кондиционером с заданной температурой

Звучало бы менее абстрактно.

Цитата:

найти сопротивление цепи:

Ну если взять по 1k, то у меня получилось 333.(3)