Номер 5, страница 31 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

5. Графики зависимости количества теплоты, выделившегося при сгорании топлива I и топлива II, от их массы изображены на рисунке 49. Чему равна удельная теплота сгорания каждого вида топлива? Во сколько раз количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива II, больше количества теплоты, выделившегося при сгорании топлива I, если их массы $m_1 = m_2 = 0,30$ кг? Определите виды топлива.

Рис. 50

Дано:

График зависимости количества теплоты $Q$ от массы сгоревшего топлива $m$ (Рис. 49).
$m_1 = m_2 = 0,30 \text{ кг}$

Для расчетов используем данные с графика. Выберем удобные точки на графиках для определения удельной теплоты сгорания.
Для топлива I: при $m_{I} = 0,50 \text{ кг}$, $Q_{I} = 7,5 \text{ МДж}$.
Для топлива II: при $m_{II} = 0,30 \text{ кг}$, $Q_{II} = 10,5 \text{ МДж}$.

Перевод в систему СИ:
$Q_{I} = 7,5 \text{ МДж} = 7,5 \cdot 10^6 \text{ Дж}$.
$Q_{II} = 10,5 \text{ МДж} = 10,5 \cdot 10^6 \text{ Дж}$.

Найти:

1. Удельную теплоту сгорания каждого вида топлива: $q_1$, $q_2$.
2. Отношение $\frac{Q_2}{Q_1}$ при $m_1 = m_2 = 0,30 \text{ кг}$.
3. Виды топлива I и II.

Решение:

1. Чему равна удельная теплота сгорания каждого вида топлива?

Количество теплоты $Q$, выделяющееся при сгорании топлива массой $m$, определяется формулой: $Q = q \cdot m$ где $q$ — удельная теплота сгорания топлива.

Отсюда удельную теплоту сгорания можно найти как: $q = \frac{Q}{m}$

Найдем удельную теплоту сгорания для топлива I, используя точку на графике (0,50 кг; 7,5 МДж): $q_1 = \frac{Q_I}{m_I} = \frac{7,5 \cdot 10^6 \text{ Дж}}{0,50 \text{ кг}} = 15 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} = 1,5 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$

Найдем удельную теплоту сгорания для топлива II, используя точку на графике (0,30 кг; 10,5 МДж): $q_2 = \frac{Q_{II}}{m_{II}} = \frac{10,5 \cdot 10^6 \text{ Дж}}{0,30 \text{ кг}} = 35 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} = 3,5 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$

Ответ: Удельная теплота сгорания топлива I равна $1,5 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$, а топлива II — $3,5 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$.

2. Во сколько раз количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива II, больше количества теплоты, выделившегося при сгорании топлива I, если их массы $m_1 = m_2 = 0,30 \text{ кг}$?

Чтобы найти это соотношение, найдем по графику значения количества теплоты для каждого топлива при массе $m = 0,30 \text{ кг}$.

Для топлива I (розовая линия) при $m_1 = 0,30 \text{ кг}$ количество теплоты $Q_1 = 4,5 \text{ МДж}$.

Для топлива II (голубая линия) при $m_2 = 0,30 \text{ кг}$ количество теплоты $Q_2 = 10,5 \text{ МДж}$.

Найдем искомое отношение: $\frac{Q_2}{Q_1} = \frac{10,5 \text{ МДж}}{4,5 \text{ МДж}} = \frac{105}{45} = \frac{21}{9} = \frac{7}{3} \approx 2,33$

Этот же результат можно получить, разделив удельные теплоты сгорания, так как массы одинаковы: $\frac{Q_2}{Q_1} = \frac{q_2 \cdot m}{q_1 \cdot m} = \frac{q_2}{q_1} = \frac{3,5 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}}{1,5 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}} = \frac{3,5}{1,5} = \frac{7}{3} \approx 2,33$

Ответ: Количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива II, больше в $\frac{7}{3}$ раза (или примерно в 2,33 раза).

3. Определите виды топлива.

Сравним полученные значения удельной теплоты сгорания с табличными значениями для различных видов топлива.

Удельная теплота сгорания топлива I: $q_1 = 1,5 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} = 15 \frac{\text{МДж}}{\text{кг}}$. Это значение близко к удельной теплоте сгорания сухого торфа (около $1,4 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$).

Удельная теплота сгорания топлива II: $q_2 = 3,5 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} = 35 \frac{\text{МДж}}{\text{кг}}$. Это значение очень близко к удельной теплоте сгорания антрацита (около $3,4 \cdot 10^7 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$).

Ответ: Топливо I, вероятнее всего, — торф, а топливо II — антрацит.