22

Решение: Нагрев гири при ударе

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Основы термодинамики
ПовышеннаяФИПИC65A58Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Гиря падает на землю и ударяется о препятствие на поверхности земли. Скорость гири перед ударом равна $140\ \mathrm{м/с}$. Какова была температура гири перед ударом, если после удара температура повысилась до $100\ ^\circ\mathrm{C}$? Считать, что всё количество теплоты, выделяемое при ударе, поглощается гирей. Удельная теплоёмкость вещества, из которого изготовлена гиря, равна $140\ \mathrm{Дж/(кг \cdot ^\circ C)}$.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Согласно условию, вся кинетическая энергия гири перед ударом превращается в количество теплоты, поглощённое гирей.

$$\dfrac{mv^2}{2} = Q$$
2

Количество теплоты, необходимое для нагревания гири, выражается через её массу, удельную теплоёмкость и изменение температуры.

$$Q = mc(T_2 - T_1)$$
3

Приравняем выражения для энергии и сократим массу гири.

$$\dfrac{mv^2}{2} = mc(T_2 - T_1),\quad T_2 - T_1 = \dfrac{v^2}{2c}$$
4

Подставим числовые значения и найдём повышение температуры гири.

$$\Delta T = \dfrac{(140\ \mathrm{м/с})^2}{2 \cdot 140\ \mathrm{Дж/(кг \cdot ^\circ C)}} = 70\ ^\circ\mathrm{C}$$

Начальная температура была на $70\ ^\circ\mathrm{C}$ ниже конечной температуры.

$$T_1 = T_2 - \Delta T = 100\ ^\circ\mathrm{C} - 70\ ^\circ\mathrm{C} = 30\ ^\circ\mathrm{C}$$
Ответ

Температура гири перед ударом была равна $30\ ^\circ\mathrm{C}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывают, что масса гири сокращается при приравнивании энергии и количества теплоты.

Принимают конечную температуру за начальную.

Используют формулу $Q = mcT$ вместо $Q = mc(T_2 - T_1)$.

Закрепить приёмВ теме «Основы термодинамики» ещё 143 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 22 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Основы термодинамики»: в ней 144 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.