Номер 4, страница 50 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

4. Исследование зависимости скорости перехода в жидкое состояние шоколада от его состава и пористости.

Для исследования зависимости скорости перехода шоколада в жидкое состояние от его состава и пористости необходимо провести эксперимент, который позволит объективно сравнить образцы по заданным параметрам.

Цель работы

Экспериментально установить, как состав шоколада (тёмный, молочный, белый) и его структура (пористый или монолитный) влияют на скорость его плавления.

Гипотеза

Можно выдвинуть следующие предположения:

1. Скорость плавления зависит от состава: шоколад с большим содержанием жиров (какао-масло и молочные жиры) будет плавиться быстрее, так как жиры имеют более низкую температуру плавления по сравнению с сахаром и сухими веществами какао. Вероятно, молочный или белый шоколад будет плавиться быстрее тёмного.
2. Пористый шоколад будет плавиться быстрее, чем монолитный той же массы и состава. Это связано с тем, что воздушные пузырьки значительно увеличивают площадь поверхности, контактирующей с тёплой средой, что должно ускорить теплообмен и, следовательно, процесс плавления.

Оборудование и материалы

• Образцы шоколада:
  • Тёмный шоколад (содержание какао > 70%).
  • Молочный шоколад.
  • Белый шоколад.
  • Пористый молочный шоколад (желательно того же производителя, что и монолитный молочный, для чистоты эксперимента).
• Кухонные весы для измерения одинаковой массы образцов.
• Водяная баня (кастрюля с водой и термостойкая миска/стакан меньшего размера).
• Термометр для контроля температуры воды.
• Секундомер.
• Несколько одинаковых небольших ёмкостей (например, стеклянные или керамические розетки) для плавления шоколада.

Ход работы

Подготовка:

1. От каждого вида шоколада отломить или нарезать кусочки и взвесить на весах порции одинаковой массы, например, по 15 грамм. Важно, чтобы масса всех образцов была строго одинаковой, так как она является контролируемым параметром.
2. Подписать ёмкости в соответствии с типом шоколада, который в них будет помещён.
3. Разместить образцы шоколада в подготовленные ёмкости.
4. Подготовить водяную баню: налить в кастрюлю воду и нагреть её до постоянной температуры, например, до $T = 60^\circ C$. Эту температуру необходимо поддерживать постоянной на протяжении всего эксперимента с помощью термометра и контроля нагрева плиты.

Эксперимент 1: Исследование влияния состава

1. Одновременно поместить ёмкости с образцами тёмного, молочного и белого шоколада (все монолитные) в миску на водяной бане так, чтобы вода не попала внутрь.
2. Включить секундомер в момент погружения ёмкостей.
3. Наблюдать за процессом и зафиксировать время, за которое каждый образец полностью перейдёт в жидкое состояние (станет однородной жидкостью без твёрдых включений).
4. Для повышения точности результатов эксперимент следует повторить 2-3 раза и найти среднее время плавления для каждого вида шоколада.

Эксперимент 2: Исследование влияния пористости

1. Одновременно поместить на водяную баню ёмкости с образцами молочного монолитного и молочного пористого шоколада (оба одинаковой массы).
2. Включить секундомер.
3. Зафиксировать время полного плавления для каждого из двух образцов.
4. Повторить эксперимент 2-3 раза и вычислить среднее время плавления для пористого и монолитного шоколада.

Обработка и анализ результатов

1. Все полученные данные занести в таблицу для наглядности. Например:
   

   Тип шоколада	Масса $m$, г	Температура бани $T$, $^\circ C$	Среднее время плавления $t_{ср}$, с	Скорость плавления $v$, г/с
   Тёмный	15	60
   Молочный	15	60
   Белый	15	60
   Молочный пористый	15	60

2. Для каждого образца рассчитать среднюю скорость плавления по формуле: $v = \frac{m}{t_{ср}}$, где $m$ — масса образца, а $t_{ср}$ — среднее время плавления.
3. Сравнить полученные значения времени и скорости плавления для разных видов шоколада. Для наглядного представления результатов можно построить гистограмму.

Вывод

Проанализировав результаты, необходимо сделать вывод о том, подтвердилась ли выдвинутая гипотеза.

• По составу: Указать, какой шоколад плавится быстрее всего, а какой — медленнее. Связать это с его составом (процентным содержанием какао-масла, сахара, молочных жиров). Например: «Эксперимент показал, что быстрее всего плавится [название шоколада], что может быть связано с наибольшим содержанием в нём [название компонента]».
• По пористости: Сравнить скорость плавления пористого и монолитного шоколада. Объяснить полученный результат. Например: «Пористый шоколад плавится [быстрее/медленнее], чем монолитный. Это доказывает, что фактор [увеличенной площади поверхности / теплоизоляции воздушных прослоек] является определяющим в процессе плавления при данных условиях».

Ответ: Для исследования зависимости скорости плавления шоколада от его состава и пористости был разработан детальный план эксперимента. План включает определение цели и гипотезы, подбор необходимого оборудования, описание пошагового хода работы для сравнения разных видов шоколада (тёмного, молочного, белого) и разных структур (пористой и монолитной), а также методику обработки и анализа результатов для формулирования обоснованных выводов. Ключевыми параметрами для контроля в эксперименте являются одинаковая масса образцов и постоянная температура нагрева, а основной измеряемой величиной — время полного плавления каждого образца.