Задание 2. Работа с текстом «Ошибки в рассуждениях». Ниже приведён текст, который написал ученик после лабораторной работы. В тексте есть 3 физические ошибки. Найдите их, подчеркните и сверху напишите правильный вариант. «Я налил в калориметр 100 г горячей воды при температуре 80°C и 100 г холодной при температуре 20°C. Когда я их смешал, температура стала 60°C. Я рассчитал, что горячая вода отдала количество теплоты 8400 Дж, а холодная получила 8400 Дж. Так как цифры совпали, значит, уравнение теплового баланса не выполняется. Я понял, что холодная вода получила тепла больше, чем отдала горячая, потому что часть тепла ушла на нагревание воздуха. В выводе я написал, что опыт подтвердил второй закон Ньютона».

Для одинаковых масс воды в идеальном калориметре конечная температура должна быть средней между начальной температурой горячей и холодной воды.

\( t = (80 + 20) / 2 = 50\,°C \).

Количество теплоты рассчитывается по формуле \( Q = cm\Delta t \), где удельная теплоёмкость воды \( c = 4200\,\text{Дж}/(\text{кг}·°C) \), а масса каждой порции \( m = 0.1\,\text{кг} \).

Горячая вода отдаёт: \( Q_{гор} = 4200 · 0.1 · (80 - 50) = 12600\,\text{Дж} \).

Холодная вода получает: \( Q_{хол} = 4200 · 0.1 · (50 - 20) = 12600\,\text{Дж} \).

Три основные ошибки и исправления:

1. Вместо «температура стала 60°C» — «температура стала 50°C».
2. Вместо расчётов по 8400 Дж и вывода, что тепловой баланс не выполняется, — «горячая вода отдала 12600 Дж, а холодная получила 12600 Дж; уравнение теплового баланса выполняется». Равенство этих количеств теплоты как раз означает выполнение баланса. В описанном опыте нет оснований утверждать, что холодная вода получила больше теплоты, чем отдала горячая.
3. Вместо «опыт подтвердил второй закон Ньютона» — «опыт подтвердил уравнение теплового баланса». Второй закон Ньютона относится к механике.

Утверждение о том, что часть теплоты ушла на нагревание воздуха, также не следует из условия: при идеальном калориметре потерями пренебрегают. Если теплообмен с окружающей средой учитывать, его нужно отдельно включить в тепловой баланс.