Номер 117, страница 18 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Какое количество теплоты получает зажатый в руке стеклянный шарик массой m = 20 г, имеющий комнатную температуру?

Дано:

Масса стеклянного шарика, $m = 20 \text{ г}$
Удельная теплоемкость стекла (справочное значение), $c \approx 840 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$
Начальная температура шарика (примем за комнатную), $t_1 \approx 20 \text{ °C}$
Конечная температура шарика (примем за температуру тела человека), $t_2 \approx 36.6 \text{ °C}$

$m = 20 \text{ г} = 0.02 \text{ кг}$

Найти:

$\text{Q}$ — ?

Решение:

Количество теплоты, которое получает тело при нагревании, определяется по формуле:
$Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$
где $\text{c}$ — удельная теплоемкость вещества, $\text{m}$ — масса тела, $t_1$ — начальная температура, $t_2$ — конечная температура.
Шарик, зажатый в руке, нагреется от комнатной температуры до температуры человеческого тела.
Подставим значения в формулу, используя массу в системе СИ:
$Q = 840 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 0.02 \text{ кг} \cdot (36.6 \text{ °C} - 20 \text{ °C})$
$Q = 16.8 \frac{\text{Дж}}{\text{°C}} \cdot 16.6 \text{ °C}$
$Q = 278.88 \text{ Дж}$
Округлим результат, учитывая точность исходных данных.
$Q \approx 280 \text{ Дж}$

Ответ: стеклянный шарик получит количество теплоты примерно 280 Дж.

Будет ли здесь справедливо уравнение теплового баланса? Почему?

Нет, уравнение теплового баланса в данном случае не будет справедливым.
Уравнение теплового баланса применимо только для замкнутых (теплоизолированных) систем, то есть систем, которые не обмениваются энергией с окружающей средой. Система, состоящая из руки и стеклянного шарика, не является замкнутой по следующим причинам:
1. Происходит теплообмен с окружающей средой: рука и шарик обмениваются теплом с окружающим воздухом.
2. Рука человека — это открытая система, которая постоянно генерирует тепло за счет метаболических процессов и поддерживает свою температуру постоянной. Она является источником тепла, а не просто телом, которое остывает, отдавая накопленную энергию.
Следовательно, количество тепла, отданное рукой, будет расходоваться не только на нагрев шарика, но и на компенсацию теплопотерь в окружающую среду.

Ответ: нет, уравнение теплового баланса здесь не справедливо, так как система "рука-шарик" не является теплоизолированной, а рука представляет собой источник тепла с поддерживаемой постоянной температурой.