Розв’язання вправ та завдань до підручника «ФІЗИКА» 8 клас В. Г. Бар’яхтара - 2017 рік

Розділ 1. Теплові явища

Частина І. Температура. Внутрішня енергія. Теплопередача

Вправа № 1

1. Рідина, що знаходиться у посуді переважний час у кімнаті, перебуває у тепловій рівновазі з навколишнім повітрям.

2. При нагріванні рідинного термометра.

3. Між термометром і тілом, температуру якого вимірюють за його допомогою, відбувається теплообмін. Щоб цей процес не займав багато часу, термометр має бути невеликим за розміром.

4. Взимку температура повітря може бути менша за 0 °С, коли вода замерзає. Температура кристалізації спирту значно нижча за 0 °С, тому ним можна виміряти від’ємну температуру.

5. а) Ціна поділки термометра (проміжок між двома сусідніми значеннями) дорівнює 1 °С, його покази становлять 22 °С; б) ціна поділки 5 °С, покази 15 °С.

Вправа № 2

1. Правильні відповіді: а) температура тіла залежить від швидкості руху його молекул; б) об’єм тіла зменшується при охолодженні.

2. При нагріванні тіла розширюються, при охолодженні — стискаються; при перенесенні кульки у тепле приміщення вона збільшиться в об’ємі.

3. При нагріванні об’єм кульки збільшився, а маса залишилася незмінною, відповідно до формули густина зменшилась (якщо знаменник дробу зменшується, дріб збільшується). Швидкість руху молекул, а відповідно і атомів, що їх складають, при нагріванні збільшилась.

5. Більшість приладів містить деталі, розміри яких змінюються з температурою, тому робочу температуру (або діапазон) вказують у технічній документації.

6. Товстий шар скла прогрівається нерівномірно: спочатку внутрішня частина, яка при нагріванні розширюється, що призводить до руйнації склянки.

7. Знаходячись на висоті, кулька має потенціальну енергію, яка при русі вниз поступово переходить у кінетичну. При зупинці вся кінетична енергія переходить у внутрішню (якщо не відбувається деформація), і куля нагрівається.

Вправа № 3

1. При піднятті каменя на висоту його внутрішня енергія не змінюється, оскільки не відбувається перетворення енергій.

2. Внутрішня енергія м’яча не змінюється при механічному русі (якщо не зважати на взаємодію з повітрям), змінюється механічна: поступово зростає потенціальна і зменшується кінетична.

3. При потраплянні у теплий будинок внутрішня енергія пляшки з водою збільшується внаслідок зростання температури; механічна енергія не змінюється. При підйомі на другий поверх збільшується механічна (потенціальна) енергія, внутрішня не змінюється (немає перепаду температур). Прискорюючись коридором, збільшується механічна (кінетична) енергія внаслідок збільшення швидкості руху; внутрішня енергія не змінюється.

4. При нагріванні внутрішня енергія кульки збільшується, механічна не змінюється.

5. 1 — Г, 2 — А, 3 — В (сума кінетичної і потенціальної).

Вправа № 4

1. Шляхом тертя, коли виконується механічна робота, відбувається зростання внутрішньої енергії (відповідно до закону перетворення енергії) — і руки нагріваються. При взаємодії з тілом, що має вищу температуру, відбувається теплопередача від нагрітого тіла до більш прохолодного. Отже, маємо справу з двома різними способами зміни внутрішньої енергії.

2. Сірник для запалювання можна чиркнути об коробок (потерти), а можна піднести до вогню (нагріти).

3. При пересуванні по канату відбувається тертя, внаслідок чого руки нагріваються. Щоб не отримати опіків, вдягають рукавички.

4. Не можна стверджувати, що абсолютно завжди енергія від тіла з більшою внутрішньою енергію переходить до тіла з меншою енергією, оскільки, виконуючи роботу, можна отримати зворотній перехід енергії.

5. При нагріванні газу в циліндрі під поршнем, його внутрішня енергія збільшується, він розширюється і виконує механічну роботу, підіймаючи поршень. Якщо збільшення внутрішньої енергії, що сталося при нагріванні, дорівнює значенню виконаної роботи, можна стверджувати, що внутрішня енергія газу не змінилася.

6. Основні положення МКТ: 1) усі тіла складаються з маленьких часточок — атомів або молекул; 2) ці часточки безперервно хаотично рухаються; 3) часточки взаємодіють одна з одною, зокрема під час зіткнення.

Вправа № 5

1. Вислів «шуба гріє» з погляду фізики є неправильним, оскільки шуба лише запобігає втрачанню тепла тілом людини, тобто виступає «ізоляцією» від навколишнього холодного середовища.

2. Подвійні рами у вікнах кращі для теплоізоляції кімнат, оскільки створюють 2 окремих шари повітря, але, у свою чергу, погано проводять тепло, і тому не дозволяють охолоджуватися повітрю у кімнаті.

3. Солома погано проводить тепло, тому запобігає прогріванню снігу, на якому лежить, через це він довго не тане.

4. Сніг — поганий провідник тепла. Якщо на полі немає шару снігу, земля охолоджується, і озимина, яка в ній посаджена, замерзає.

5. Метали краще проводять тепло, ніж деревина. Тому, торкаючись металу, ми відчуваємо нижчу температуру, ніж у деревини, оскільки тепло від руки відводиться металом. Якщо деревина і метал матимуть температуру, вищу за температуру тіла людини, то на дотик метал буде теплішим. Однаковими на дотик метал і деревина будуть за температури, що дорівнює температурі тіла людини.

6. Якщо всередині повітряної кульки, що знаходиться на певній висоті над землею, збільшити температуру, вона буде підніматися вгору, оскільки там прохолодніше; якщо зменшити, то опускатися вниз.

Вправа № 6

1. Язики полум’я мають більшу температуру, ніж у довкіллі, тому під дією сили Архімеда піднімаються вгору.

2. Вода під сонячними променями нагрівається нерівномірно: там, де вона стикається з повітрям (на поверхні), більше прогрівається. Оскільки конвективні потоки спрямовані вгору, то на глибині вода прогрівається слабше, і тому вода холодніша.

3. Воду для нагрівання краще розміщати над нагрівником, оскільки тепло буде підніматися вгору. Для охолодження тіло слід помістити під льодом, оскільки тепло, що від нього намагатиметься виходити вгору, буде охолоджуватися.

4. Хмари (крапельки води чи маленькі кристалики льоду) знаходяться у рівновазі під дією двох сил: тяжіння і Архімеда, тому вони не падають.

5. Град — це шматочки льоду різного розміру і форми. На землю він випадає із хмар у спекотний день, оскільки тепле повітря, що підіймалося від землі при випаровуванні, охолоджувалося; при певній температурі (на певній висоті) утворена вода замерзала. Якщо град утворюється значних розмірів, то, падаючи на землю, він не встигає розтавати.

6. Спостереження за таненням льоду дозволяє підтвердити таку гіпотезу: чим він чистіший, тим скоріше розтане, або шар льоду розтане швидше, ніж глиба (через рівномірність прогрівання).

Вправа № 7

1. Темні поверхні охолоджуються (віддають тепло) повільніше, ніж світлі, тому батареї краще фарбувати у темній колір — вони довше віддаватимуть тепло.

2. Фургони рефрижераторів краще фарбувати у світлий колір для того, щоб вони не приймали тепло і не нагрівалися.

3. Забруднений сніг темного кольору, тому він швидше нагрівається і розтає. Білий сніг тепло «відштовхує».

4. Сонце випромінює енергію, вона крізь вікна потрапляє до приміщення. Тепле повітря біля вікон перемішується з прохолодним у кімнаті — відбувається конвекція. Тобто сонячного дня повітря в кімнаті добре прогрівається.

5. Поверхню колби термоса роблять дзеркальною, щоб вона відбивала тепло, а повітря відкачують для того, щоб унеможливити конвекцію. Таким чином температуру в термосі підтримують постійною.

6. Атмосферне повітря більшою мірою прогрівається від Землі, яка отримує енергію від Сонця, а охолоджуючись, випромінює її. При цьому ступінь прогрітості повітря визначається властивостями поверхні Землі: пісок, вода, чорнозем, зелень чи сніг.

7.

Фізична величини

Символ

Одиниця в СІ

маса

m

кг

температура

t

°С

густина

ρ

кг/м3

кількість теплоти

Q

Дж

Вправа № 8

1. Питома теплоємність срібла означає, що під час нагрівання 1 кг срібла на 1 °С воно поглинає 250 Дж теплоти.

2. У системах охолодження найчастіше використовують воду, адже вона має найбільшу питому теплоємність а отже, її потрібно не так багато за об’ємом (масою) для охолодження, ніж будь-якої іншої рідини.

3. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі. За означенням: Питому теплоємність сталі с знайдемо за таблицею:

Грами переводимо в кілограми: m = 0,04 кг. Отримаємо:

Відповідь: 1,2 кДж.

4. Дано:

Пошук математичної моделі. З відомої формули виразимо питому теплоємність, за значеннями якої за таблицею визначимо речовину, з якої виготовлено деталь: Маса у кілограмах: m = 0,25 кг.

Маємо:

Відповідь: деталь із сталі.

кг °С

5. Формулою користуються для обчислення питомої теплоємності, проте з цього виразу не слідує, що вона залежить від величин, що входять до неї. Питома теплоємність залежить від стану та типу речовини, а від маси і температури тіла — ні.

6. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі. Кількість теплоти, що передана каструлі з водою, складається з суми кількості теплоти на воду та кількості теплоти на каструлю Отже, З таблиці:

Маємо:

Відповідь: Q = 540,8 кДж.

7. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі. За законом збереження енергії — кількість теплоти, що виділилася під час охолодження води, дорівнює потенціальній енергії піднятого тіла: Звідки: За означенням маємо: де За табличними даними: Отже,

Відповідь: h = 10,5 м.

8. Міста Бердянськ та Київ розташовані на одній географічній широті. Удень повітря у Києві (далеко від моря) прогрівається швидше, розширюється і піднімається. Уночі повітря тут охолоджується швидше, ніж у, Бердянську біля моря. Перепади температур взимку і влітку в Бердянську біля моря будуть менші, ніж у Києві, далеко від моря.

Вправа № 9

1. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі. Між гарячою та холодною водою буде відбуватися теплообмін, при цьому кількість теплоти, що отримала холодна вода: кількість теплоти, що віддала гаряча вода: Відповідно до рівняння теплового балансу: Q1 = Q2.

Маємо:

Масу води виразимо так: Отримаємо: Звідси:

Визначимо значення шуканої величини:

Відповідь: 16 л.

2. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі. Між гарячою та холодною водою буде відбуватися теплообмін, при цьому кількість теплоти, що отримала холодна вода: кількість теплоти, що віддала гаряча вода: Відповідно до рівняння теплового балансу: Q1 = Q2.

Маємо: Розкриємо дужки і приведемо подібні: Визначимо значення шуканої величини:

Відповідь: 70 °С.

3. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі. Між сталевим бруском і водою відбуватиметься теплообмін, при цьому кількість теплоти, що віддав брусок воді: кількість теплоти, що одержала вода: За рівнянням теплового балансу: Q1 = Q2, маємо:

Розкриємо дужки й математичні перетворення:

Визначимо значення шуканої величини (значення питомих теплоємностей знайдемо за таблицею):

Відповідь: 140 °С.

4. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі. Між шматком срібла та водою, що знаходиться в латунному посуді, відбувається теплообмін. При цьому кількість теплоти, що віддав шматок срібла: кількість теплоти, що одержала вода і посуд: Відповідно до рівняння теплового балансу: Q2 = Q1 + QB. Маємо: Звідси: За таблицею знайдемо значення питомих теплоємностей води та латуні й обчислимо шукане значення:

Відповідь:

5. За температури 20°С речовини, температура плавлення яких більша, знаходяться у твердому стані (наприклад, метали); у рідкому — ті, температура кипіння яких більша за 20 °С (наприклад, вода, спирт); у газоподібному — повітря.



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити