В сосуды с водой одинаковой температуры поставлены бутылки

#хакнем_физика ???? рубрика, содержащая интересный, познавательный контент по физике как для школьников, так и для взрослых ????
Если решая математические задачи, следует руководствоваться только условиями, в том числе и неявно заданными (например: находя градусную меру одного из смежных углов в случаях, когда известна градусная мера другого, непременной частью условия является значение суммы градусных мер смежных углов, равной 180 град.), то при решении физических задач следует учитывать ВСЕ физические явления и процессы, влияющие на результат рассматриваемой в задаче ситуации.
Вот для примера известная и часто встречающаяся во многих учебниках и сборниках задач, в том числе и олимпиадных (и не только для семиклассников) по физике.
ЗАДАЧА
В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды, когда лёд растает?
Прежде чем продолжить чтение, предлагаю читателю дать (хотя бы для себя) обоснованный ответ на вопрос задачи…
В «Сборнике вопросов и задач по физике» [Н.И. Гольдфарб, изд. 2, «Высшая школа», М.: 1969] эта задача, помещённая как часть № 10.7 на стр. 48, на стр.193 приводится ответ:
«Лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Когда лёд растает, образуется такое же количество воды, поэтому уровень не изменится».
Такой же ответ приводится и во многих других сборниках…
А вот в популярнейшем и по сей день, выдержавшим множество изданий трёхтомнике «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С. Ландсберга [т. I, изд. 7, стереотипное, «Наука», М.: 1971] ответа на эту задачу (№ 162.2, стр. 351) не приводится. И это не случайно!
Что же не учтено в вышеприведённом ответе? Правильно! Не учтено, что при таянии льда вода в стакане охлаждается — именно поэтому мы и бросаем туда кусочек льда!
Вот как должен выглядеть правильный ответ:
«При таянии льда вода в стакане охлаждается. При охлаждении все вещества уменьшаются в объёме. Однако вода, единственная из всех известных веществ, имеет наибольшую плотность при температуре +4 град. С, а это значит, что при дальнейшем охлаждении данная масса воды увеличивается в объёме, что, как мне это было известно из курса природоведения в 5 классе (1961/1962 учебный год), является условием сохранения жизни на Земле, поскольку позволяет достаточно глубоким водоёмам не промерзать до самого дна!).
При этом возможно три варианта развития ситуации:
I. Если температура воды до начала таяния льда была выше 4 град. С и, хотя и понизилась после таяния льда, но осталась выше этой температуры, то уровень воды в стакане уменьшится.
II. Если температура воды до начала таяния льда была ниже 4 град. С, а после таяния льда ещё и уменьшилась, то уровень воды в стакане увеличится.
III. В случае, когда начальная температура воды была выше 4 град. С, а после того как лёд растаял, оказалась ниже этой температуры, то об уровне ничего определённого сказать нельзя — нужны конкретные данные о температуре и массе воды и льда, чтобы дать точный ответ на вопрос задачи!».
С этой задачей связана для меня одна интересная история.
Лет 15 назад во дворе дома, в котором я живу, ко мне с грустным выражением лица подошёл паренёк по имени Серёжа и попросил помочь подготовиться к предстоящей ему завтра апелляции по физике в нашем Политехническом институте (ныне Технический университет).
Поскольку времени было слишком мало, то я ограничился советом: если, по его мнению, апелляция пройдёт не очень удачно, и надежды исправить тройку на вступительном экзамене не будет, то попросить экзаменатора ответить на вопрос этой задачи и заставил его дословно вызубрить приведённый выше ответ и даже отработал с ним интонацию изложения этого ответа. На следующий вечер он подошёл ко мне с достаточно счастливым видом.
Вот его рассказ, каким я его запомнил:
«Всё получилось так, как Вы и хотели. Апелляцию проводили два человека: профессор и ассистент кафедры общей физики института. Мне выпало общаться с ассистентом, а профессор в это время общался с другим абитуриентом.
В ответ на мою просьбу ответить на мой вопрос ассистент слегка улыбнувшись сказал: «Пожалуйста…».
«После того, как я проговорил условие задачи, ассистент, широко улыбнувшись, произнёс: «Ну, это известная задача. Уровень воды не изменится — это следует из закона Архимеда: плавающий лёд вытесняет массу воды, равную массе льда. Образовавшаяся при таянии льда вода заполнит тот объём, который занимал в воде плавающий лёд…».
«Позвольте с Вами не согласиться», — начал я и затем совершенно спокойно слово в слово пересказал заготовленный нами ответ…
В это время профессор жестом остановил своего абитуриента и стал внимательно меня слушать…
Когда я закончил, возникла небольшая пауза…Профессор, обращаясь к ассистенту спросил: «Что скажешь?».
«Кажется, всё верно», — неуверенно ответил тот, на что профессор сказал, что никогда ещё не слышал столь аргументированного ответа, после чего, уже обращаясь ко мне, добавил: «Молодой человек, мы, к сожалению, не можем поднять Вам оценку сразу на два балла, но четвёрку Вы очевидно заслужили!»».
Мне остаётся лишь добавить, что Серёжа был зачислен студентом!…
Наши читатели могут поделиться своим мнением по поводу решения задачи. Если вам было интересно, не забудьте подписаться на наш канал и хэштег #хакнем_физика
Автор: #себихов_александр 71 год, много лет проработал конструктором-технологом микроэлектронных приборов и узлов в одном из НИИ г. Саратова, затем преподавателем математики и физики.
Другие статьи автора:
Вы читаете контент канала “Хакнем Школа”. Подпишитесь на наш канал, чтобы не терять его из виду.
Источник
- Главная
- Вопросы & Ответы
- Вопрос 6782289
Зачетный Опарыш
более месяца назад
Просмотров : 35
Ответов : 1
Лучший ответ:
Зачетный Опарыш
comment
более месяца назад
Ваш ответ:
Комментарий должен быть минимум 20 символов
Чтобы получить баллы за ответ войди на сайт
Лучшее из галереи за : неделю месяц все время
Другие вопросы:
Васян Коваль
У какого растения диаметр кроны, вероятно, самый большой в мире, достигает 50 м и почти равен высоте дерева? У какого растения диаметр кроны, вероятно, самый большой в мире, достигает 50 м и почти равен высоте дерева?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 15
Ответов : 1
Онтонио Веселко
Где в наше время произрастает самое массивное дерево? Где в наше время произрастает самое массивное дерево?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 12
Ответов : 1
Мари Умняшка
Какие деревья являются самыми высокими в мире, где они произрастают? Какие деревья являются самыми высокими в мире, где они произрастают?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 12
Ответов : 1
Главный Попко
У какого растения вырастают самые крупные семена? У какого растения вырастают самые крупные семена?
более месяца назад
Пармезан Черница
Где произрастает самое маленькое дерево – кустарник – карликовая ива высотой до 5 см? Где произрастает самое маленькое дерево – кустарник – карликовая ива высотой до 5 см?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 19
Ответов : 1
Источник
В сосуды с водой одинаковой температуры поставлены бутыли с квасом, из которых левая обернута марлей. В какой из них квас остынет лучше?
№1
№2
одинаково
Какой вид парообразования жидкости – испарение или кипение – происходит при постоянной температуре?
испарение
кипение
кипение только в закрытом сосуде
При комнатной температуре (20°С) железо – твердое тело, кислород – газ, эфир – жидкость. Какое из этих веществ должно обладать самой низкой температурой кипения?
железо
кислород
эфир
Какое условие необходимо выполнить, чтобы вычислить количество теплоты, расходуемое на кипение вещества, по формуле Q = Lm?
вещество должно находиться в жидком состоянии
вещество должно быть нагрето до высокой температуры
вещество должно находиться при температуре кипения
Вычислите затраты энергии, произведенные для того, чтобы испарить 3 кг воды
6,9 * 10⁶ Дж
6,9 * 10⁷ Дж
6,9 * 10⁸ Дж
Какое количество теплоты выделится при конденсации водяного пара массой 1,5 кг и остывании полученной воды до 30°С?
38,9 * 10⁶ Дж
36,3 * 10⁵ Дж
38,9 * 10⁵ Дж
Почему пар, имеющий температуру 100°С, обжигает кожу сильнее, чем кипяток?
потому что пар лучше, чем кипяток, контактирует с кожей
потому что пар, конденсируясь, выделяет энергию, которая усиливает его тепловое действие
потому что струя пара обладает большей скоростью, чем струя кипятка
Определите КПД паровой турбины, если при совершении полезной работы, равной 1,408 * 10⁹ Дж, на получение пара было затрачено 100 кг природного газа
45%
35%
32%
Какое значение КПД теплового двигателя маловероятно, а какое – ошибочно: 20%, 40%, 80%, 100%?
80% – маловероятно, 100% – ошибочно
40% – маловероятно, 100% – ошибочно
80% – маловероятно, 20% – ошибочно
Какое количество теплоты получил тепловой двигатель от нагревателя, если при КПД = 40% он совершил 2,4 * 10⁸ Дж полезной работы?
6 * 10⁹ Дж
6 * 10⁸ Дж
6 * 10⁷ Дж
Источник