Физика11 класс 6, 7, 8 задание

Плотность тела - скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму:

                                  ρ = m/V

Для определения массы тела сравним его массу с массой разновесов, поместив стальной цилиндр на одну чашку весов, а разновесы на другую до достижения равновесия. Допустим, полученная масса цилиндра m = 390 г.

Для определения объема тела нальем в мерный цилиндр воды до определенного числового значения, близкого к половине цилиндра. Например до значения V₀ = 500 мл. Затем опустим стальной цилиндр в воду так, чтобы он полностью скрылся под водой. Как известно из закона Архимеда, тело, погруженное в жидкость, вытесняет количество жидкости, равное объему погруженного тела.

Замеряем новый уровень воды в цилиндре.   Допустим, он будет   V₁ = 550 мл. Очевидно, что разницу в объемах воды составляет объем стального цилиндра:

           V = V₁ - V₀ = 550 - 500 = 50 (мл) = 50 см³

Определяем плотность вещества из которого изготовлен цилиндр:

            ρ = m/V = 390 : 50 = 7,8 (г/см³) = 7800 кг/м³  

Сравниваем с табличным значением плотности тел. Данная плотность соответствует плотности стали.

Количество теплоты Q, переданное телу массой m для повышения его температуры на ΔТ градусов:  Q=cmΔT, где с - удельная теплоемкость.
Теплоемкость воды с1 = 4,187 кДж/(кг*К)
Теплоемкость стали с2 = 0,462 кДж/(кг*К) 
Массу 40 литров воды примем за 40 кг
Масса бака (стали) 500 г = 0,5 кг
ΔТ одинакова для воды и стали: ΔТ = 70 - 20 = 50 К
Q1 для подогрева воды: Q1=c1mΔT = 4,187 кДж/(кг*К) * 40 кг. *  50 К = 
= 8 374 кДж
Q2 для подогрева стали: Q2 = c2mΔT = 0,462 кДж/(кг*К) * 0,5 кг * 50 К =
= 11,55 кДж
Всего же потребовалось теплоты Q1 + Q2 =  8 374 + 11,55 = 8 385,55 кДж ≈ 8,4*10³ Дж
ответ:  8,4*10³ Дж