Два стальных шарика одинаковой массы: один сплошной, а в центре другого находится полость, заполненная абсолютным вакуумом, — нагревают на 23°C. Какой из шариков, сплошной или полый, требует большее количество теплоты для нагревания? Выбери и отметь правильный ответ.

• 1. Ответ зависит от размера полости во втором шарике.
• 2. На нагревание обоих шариков затрачено одинаковое количество теплоты.
• 3. На нагревание полого шарика затрачено большее количество теплоты.
• 4. На нагревание сплошного шарика затрачено большее количество теплоты.

Физика 11 класс Теплопередача и теплоемкость физика 11 класс нагревание шариков Количество теплоты сплошной шарик полый шарик термодинамика Теплоёмкость Вакуум температура сравнение теплоты Новый

Для решения этой задачи давайте проанализируем, как тепло передается в каждом из шариков.

Оба шарика имеют одинаковую массу и начальную температуру 23°C. Однако у них есть различия в структуре: один из них сплошной, а другой полый с вакуумом внутри. Это различие влияет на их теплоемкость.

Шаг 1: Понимание теплоемкости

• Теплоемкость (C) материала определяет, сколько теплоты (Q) необходимо для изменения температуры тела. Она рассчитывается по формуле: Q = C * m * ΔT, где m — масса, ΔT — изменение температуры.
• Для сплошного шарика вся его масса участвует в нагревании, и его теплоемкость будет полной.
• Для полого шарика, хотя его масса также равна, часть его объема занимает вакуум, который не требует теплоты для нагрева.

Шаг 2: Анализ полого шарика

• Полый шарик имеет внутреннюю полость, которая не содержит вещества. Это означает, что только внешняя часть шарика (металл) нагревается.
• Таким образом, при нагревании полого шарика его внутренняя часть не требует теплоты, что уменьшает общее количество теплоты, необходимое для изменения температуры.

Шаг 3: Сравнение

• Сплошной шарик требует больше теплоты, так как вся его масса участвует в нагревании.
• Полый шарик требует меньше теплоты, так как часть массы (внутренний вакуум) не нагревается.

Исходя из вышеизложенного, мы можем сделать вывод, что:

Ответ: 4. На нагревание сплошного шарика затрачено большее количество теплоты.