ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 1. ПРОВОДИМО ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДИ
1. (2 бали) Учень подивився на проводи ліній електропередачі та зазначив, що вчора проводи ледь провисали, а сьогодні вони натягнуті. Хлопець зробив висновок, що сьогодні температура повітря: а) знизилась; б) підвищилась; в) майже не змінилась.
Температура повітря знизилась. Внаслідок охолодження тверді тіла стискаються, тому довжина проводів зменшилася, а їх натяг збільшився. Правильна відповідь: а) знизилась.
2. (2 бали) Учениця намагається довести, що тіла з темною поверхнею краще поглинають енергію. Виберіть із поданого переліку все, що знадобиться дівчині. а) вода; б) нагріте тіло; в) теплоприймач; г) рідинний манометр.
Для експерименту потрібні: нагріте тіло (джерело тепла), теплоприймач та рідинний манометр (щоб фіксувати зміну тиску повітря при нагріванні). Правильні відповіді: б), в), г).
3. (3 бали) За даними рис. 1 обчисліть кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання зображеного сталевого циліндра від 0 до 12 °С.
Дано: Вага P = 4 Н, g = 10 Н/кг, c = 500 Дж/(кг·°С), t1 = 0 °С, t2 = 12 °С.
Розв’язання: Маса циліндра: m = 4 / 10 = 0,4 кг. Теплота: Q = 500 · 0,4 · (12 – 0) = 2400 Дж.
Відповідь: 2400 Дж.
4. (5 балів) Якою була початкова температура латунного циліндра (рис. 2), якщо після його занурення вода в мензурці охолонула від 37 до 20 °С? Втратами енергії знехтуйте.
Розв’язання: Об’єм циліндра: 70 – 50 = 20 мл. Маса води 0,05 кг, маса циліндра 0,17 кг. За рівнянням теплового балансу вода віддала тепло, а циліндр отримав. Після розрахунків: початкова температура циліндра дорівнює -32,5 °С.
ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 2. ЗДІЙСНЮЄМО ПОШУК ТА ОПРАЦЬОВУЄМО ІНФОРМАЦІЮ
5. (3 бали) Про що можна стверджувати, розглядаючи гальмівний слід, який залишив автомобіль (рис. 3)? Зазначте всі правильні твердження. а) гальма автомобіля справні; б) перед гальмуванням автомобіль рухався досить швидко; в) механічна енергія автомобіля перетворилася на внутрішню; г) внутрішня енергія шин зменшилася внаслідок виконання роботи.
Довгий слід свідчить про справні гальма та високу швидкість. Через тертя механічна енергія перейшла у внутрішню (нагрівання). Правильні твердження: а), б), в).
Що спільного між теплопровідністю та випромінюванням? Зазначте всі правильні твердження. а) енергія передається від більш нагрітого тіла до більш холодного; б) не відбувається перенесення речовини; в) енергія може передаватись у вакуумі; г) енергія передається окремими молекулами.
Енергія йде від гарячого до холодного, перенесення речовини відсутнє. Правильні відповіді: а), б).
Коли речовина масою 100 г передала довкіллю 750 Дж теплоти, її температура знизилася на 15 °С. Яка це речовина? а) алюміній; б) залізо; в) сталь; г) срібло.
Питома теплоємність c = Q / (m · Δt) = 750 / (0,1 · 15) = 500 Дж/(кг·°С). Це відповідає сталі. Правильна відповідь: в).
На рис. 4 подано графік залежності температури тіла масою 1 кг від кількості переданої цьому тілу теплоти. Скориставшись графіком, визначте речовину, з якої виготовлено тіло.
За графіком c = 40000 Дж / (1 кг · 100 °С) = 400 Дж/(кг·°С). Це мідь.
ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 3. УСВІДОМЛЮЄМО ЗАКОНОМІРНОСТІ ПРИРОДИ
Які з наведених дій приведуть до теплозбереження? а) прикриття вентиляційної решітки; б) розміщення відбивального екрана; в) закриття радіатора меблями; г) фарбування радіатора у світлий колір.
Тепло збережуть прикриття вентиляції (менше втрат повітря) та екран за батареєю (відбиває тепло в кімнату). Відповіді: а), б).
Спекотного літнього дня хлопець і дівчина одягнені в бавовняний одяг (рис. 5). Чому дівчина почувається комфортніше?
Світлий одяг дівчини відбиває сонячні промені, тоді як темний одяг хлопця їх поглинає, спричиняючи перегрів.
Одна людина перебуває на Крайній Півночі, інша — у пустелі. Обидві людини одягнені «тепло» (рис. 6). Поясніть чому.
Одяг створює повітряний прошарок-ізолятор. На Півночі він тримає тепло тіла всередині, а в пустелі не пропускає зовнішню спеку до шкіри.
За температури навколишнього середовища 20 °С кожен кілограм тіла людини за 1 с випромінює в середньому 1,6 Дж теплоти. На скільки градусів можна нагріти 1 л води, якщо передати воді теплоту, яку виділяє учениця масою 49 кг за урок (45 хв)?
Загальна теплота Q = 1,6 · 49 · 2700 = 211680 Дж. Нагрівання води ΔT = 211680 / 4200 ≈ 50,4 °С.
Учень спостерігав за кипінням різних рідин (рис. 1) та вимірював їхні температури. Виберіть усе, що учень мав помітити. а) під час кипіння утворюється величезна кількість бульбашок; б) температура кипіння різних рідин є однаковою; в) у ході кипіння температура рідини залишається незмінною; г) маса рідини внаслідок кипіння із часом зменшується.
При кипінні: багато бульбашок, температура стабільна, маса зменшується через пару. Відповіді: а), в), г).
Учениці необхідно визначити питому теплоту плавлення льоду. Виберіть два прилади, яких буде достатньо для виконання завдання. а) мензурка; б) термометр; в) динамометр; г) ваги.
Потрібно знати масу та зміну температури. Відповідь: б) термометр, г) ваги.
Учителька взяла дві посудини… Папір почав повільно зафарбовуватись у червоний колір. Яку властивість газів доводить цей дослід?
Дослід доводить дифузію: молекули газу самовільно перемішуються і поширюються у просторі.
ЗМІНА АГРЕГАТНОГО СТАНУ РЕЧОВИНИ. ТЕПЛОВІ ДВИГУНИ
(5 балів) Воду з мірного циліндра (рис. 2) перелили в посудину й випарили за допомогою спиртівки. Визначте питому теплоту згоряння спирту, якщо було спалено 15 г спирту. Тепловими втратами знехтуйте.
Енергія на нагрів і випаровування води: Q = 527200 Дж. Питома теплота згоряння спирту q = 527200 / 0,015 ≈ 35 МДж/кг.
(1 бал) Яка з речовин за кімнатної температури зберігає об’єм, але не зберігає форму? а) сталь; б) кисень; в) гелій; г) ртуть.
Це властивість рідини. Ртуть — рідкий метал. Відповідь: г).
(2 бали) Яку речовину можна розплавити в посудині зі свинцю? а) залізо; б) мідь; в) олово; г) вольфрам.
Можна плавити метал з нижчою точкою плавлення, ніж у свинцю (327 °C). Олово плавиться при 232 °C. Відповідь: в).
(3 бали) Нормальна температура в пахвах людини дорівнює 36,8 °С, а в легенях — 32 °С. Чим зумовлена нижча температура в легенях?
Випаровування вологи при диханні забирає тепло, охолоджуючи легені. Також впливає вдихання прохолоднішого повітря.
ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМООЦІНЮВАННЯ
(2 бали) Учні та учениці проводили дослідження залежності температури деякої рідини від часу її нагрівання… (рис. 3). Визначте досліджувану рідину. а) вода; б) олія; в) етер; г) спирт.
На графіку кипіння відбувається при 35 °C. Це температура кипіння етеру. Відповідь: в).
9. Користуючись графіком… (рис. 4), дайте відповіді на запитання:
а) Точка B — твердий стан (початок плавлення).
б) При -50 °С — твердий стан.
в) AB — нагрівання твердої речовини.
г) BC — внутрішня енергія зростала (йде на плавлення).
10. Установіть відповідність між явищем і чинником:
1 — Б (температура); 2 — Г (рух повітря/вітер); 3 — В (площа поверхні).
11. Яку кількість теплоти необхідно витратити для плавлення 5 кг алюмінію, взятого за температури плавлення? а) 3 кДж; б) 607 кДж; в) 1965 кДж; г) 3036 кДж.
Q = 393 кДж/кг · 5 кг = 1965 кДж. Відповідь: в).
12. Етер масою 20 г за температури 15 °С повністю випарувався. Яку кількість теплоти поглинув етер під час цього процесу?
Q = 0,4·10⁶ · 0,02 = 8000 Дж = 8 кДж.
13. Чому температура пальної суміші в циліндрі двигуна під час стиснення збільшується, а під час робочого ходу — зменшується?
Стиснення: робота виконується над газом → температура зростає. Робочий хід: газ виконує роботу (розширюється) → внутрішня енергія і температура зменшуються.
14. Автомобіль, рухаючись із середньою швидкістю 144 км/год, витратив 8 кг дизельного пального на 100 км шляху. Визначте середню силу тяги двигуна автомобіля, якщо його ККД 30 %.
Формула сили тяги через ККД: F = (η · q · m) / s. Підставивши дані: F = (0,3 · 42·10⁶ · 8) / 100000 = 1008 Н. Відповідь: 1008 Н.