СПРОСИ ПРОФИ
👍
0
👎 05

Превращение энергии и температура

Уважаемые эксперты,доброго времени суток! Вопросик совсем простой.
СТЕКЛЯННЫЙ И ОЛОВЯННЫЙ ШАРЫ ПАДАЮТ С ОДИНАКОВОЙ ВЫСОТЫ. КАКОЙ ИЗ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПАДЕНИЯ НАГРЕЕТСЯ СИЛЬНЕЕ? ОЛОВЯННЫЙ
Теперь, собственно, мой вопрос к вам. ПРАВИЛЬНО ЛИ РАССУЖДАТЬ ДВУМЯ СПОСОБАМИ?
1 способ (когда дети не знают понятия удельной теплоемкости)
Шары на одинаковой высоте, но из разных веществ. Предположим, что они разного размера. Соответственно масса оловянного больше массы стеклянного (из-за разной плотности). Следовательно,они обладают разной потенц. энергией, у оловянного шара она больше. Значит, в результате превращения потенц. энергии во внутреннюю, оловянный шпр нагреется сильнее
2 способ (знаем понятие удельной теплоемкости)
Пусть массы шаров одинаковы. Т.е. у них одинаковая потенц. энергия,которая в результате работы силы тяжести перейдёт во внутреннюю энергию и шары нагреются. И ВОТ ТУТ Я НЕ ЗНАЮ, КАК СДЕЛАТЬ ПЕРЕХОД ОТ РАБОТЫ К КОЛИЧЕСТВУ ТЕПЛОТЫ
У стекла С=840,у олова С=230.Значит,оловянному шару нужно меньше энергии на нагревание, всего 230 Дж на 1 кг для нагревания на 1 грЦ. На нагревание расходуется одна и та же энергия, поэтому оловянный нагреется на большее число градусов
физика обучение     #1   20 окт 2019 02:56   Увидели: 136 клиентов, 1 специалист   Ответить
👍
0
👎 0
Опечатка:не разного размера, а РАВНОГО.
  #2   20 окт 2019 03:00   Ответить
👍
0
👎 0
Падение — это движение объекта в силовом поле, например, тяготения Земли.
В задаче ничего не говорится про среду, в которой падают шары. Поэтому будем считать, что в вакууме или с небольшой высоты, чтобы не рассматривать нагрев за счёт трения при движении в среде.
Или же будем попросту считать, что под результатом падения автор задачи исключительно понимал полную остановку шаров после соприкосновения с полом или грунтом. Тогда:

1. Почему шары нагреются? Потому что к ним откуда-то поступит теплота.
2. Откуда она возьмётся? При остановке шаров энергия их поступательного движения перейдёт во внутреннюю энергию (хаотического теплового движения молекул).
3. Какое количество теплоты получит шар? По закону сохранения энергии вся его механическая энергия (которая в задаче равна работе силы тяжести) израсходуется на: (а) нагрев шара; (б) нагрев препятствия, на которое он упал; (в) работу по разрушению шара (особенно стеклянного) и препятствия.
4. Какую долю составляет полученное шаром количество теплоты от исходной механической энергии шара? Из условий задачи это установить невозможно, поэтому проще всего считать, что почти одинаковую, не зависящую от материала шара — в предположении, что оба шара сохраняет целостность. А если предположить, что стеклянный шар разбивается на мелкие осколки, то он получит меньшую долю теплоты.
5. Но чтобы сравнить величину нагрева (т.е. на сколько повысится температура), необходимо представление о теплоёмкости, тем более что разница в удельной теплоёмкости у материалов весьма значительная.
6. А если шары разной массы? Механическая энергия прямо пропорциональна массе и высоте падения, количество теплоты прямо пропорционально массе и величине нагрева, следовательно, величина нагрева не зависит от массы шара и определяется исключительно материалом, из которого он изготовлен.
👍
0
👎 0
Просто эта задача в разделе задачник "Внутренняя энергия", т. е. ДО введения детям понятия удельной теплоемкости. Вот я и задумалась, как правильнее её объяснить
  #4   20 окт 2019 20:51   Ответить
👍
0
👎 0
Если я всё правильно математические сделала, то получается, что неважно, какой массы шары — одинаковой или разной. Масса сократится и останется обратно пропорциональная зависимость между дельта t и удельной теплоемкостью. Правильно?
Значит, эту задачу нельзя решать ДО введения понятия удельной теплоемкости. Тогда непонятно, почему её поместили в раздел "Расчёт изменения внутренней энергии" (Волков В. А. Поурочные разработки)
  #5   20 окт 2019 22:12   Ответить
👍
0
👎 0
Да, в предположении, что шары сохраняют целостность и что доля остающейся у шара энергии не зависит от его материала, получится обратно пропорциональная зависимость между увеличением температуры и удельной массовой теплоёмкостью.
Но ведь задача не расчётная, а сравнительно оценочная, поэтому можно обойтись без справочных данных по теплоёмкости. Я не работаю с младшими классами и не помню последовательность тем, но наверняка ещё в курсе "Окружающего мира" обсуждались какие-то факты (например, что металлический гараж на солнце раскаляется быстрее, чем кирпичный), на основе которых делался интуитивный вывод, что металлы "легче" нагреть, чем тела из прочих материалов. И наверняка все уже на личном опыте знают, что стекло хрупкое, а металлы пластичные, поэтому при ударе стеклянный шар разлетится вдребезги (и, следовательно, недополучит свою прибавку к внутренней энергии), а металлический лишь сплющится и вся полученная им энергия останется при нём.
Для собственного убеждения в правоте такого подхода посмотрите на таблицу теплоёмкости твёрдых веществ и разделите все материалы в ней на группы "металлы" и "прочие", а потом посчитайте, много ли найдётся металлов с теплоёмкостью выше 444 Дж/(кг°C) и прочих материалов ниже этой величины.

Задайте свой вопрос по физике
профессионалам

Сейчас онлайн 75 репетиторов по физике
Получите ответ профи быстро и бесплатно
ASK.PROFI.RU © 2020-2024