8 клас ФІЗИКА НУШ Тестові завдання до розділу 2: «Внутрішня енергія. Теплові явища.»

8 клас ФІЗИКА НУШ

Тестові завдання до розділу 2: «Внутрішня енергія. Теплові явища.»

Група 1: Пізнання світу природи засобами наукового дослідження

1. Як експериментально визначити залежність розмірів твердого тіла від температури?

А. Виміряти масу тіла при різних температурах.

Б. Нагріти тіло і виміряти його довжину або об'єм до і після нагрівання.

В. Спостерігати за зміною кольору тіла під час нагрівання.

2. Який експеримент доводить існування конвекції?

А. Нагрівання води в колбі знизу. Спостереження за тим, як підфарбовані частинки піднімаються від дна вгору.

Б. Нагрівання залізного стрижня з одного кінця і вимірювання температури на іншому.

В. Вимірювання температури повітря біля гарячої батареї.

3. Запропонуйте експеримент, який доведе, що випромінювання може поширюватися у вакуумі.

А. Помістити джерело тепла в посудину з водою.

Б. Помістити джерело тепла і термометр під вакуумний ковпак і спостерігати за зростанням температури.

В. Нагріти металеву пластину і доторкнутися до неї рукою.

4. Експериментальне завдання: Опишіть, як визначити питому теплоємність речовини в лабораторних умовах.

Група 2: Опрацювання, систематизація та подання інформації природничого змісту

5. Яка формула використовується для розрахунку кількості теплоти, необхідної для нагрівання тіла?

А. Q=mgh

Б. Q=cm(t2​−t1​)

В. Q=λm

6. Створіть графік залежності температури речовини від часу при її нагріванні з постійною потужністю, якщо нагрівання відбувається від початкової температури до кипіння. Назвіть осі графіка.

А. Вісь X — час, вісь Y — температура; графік — пряма лінія.

Б. Вісь X — час, вісь Y — температура; графік — крива лінія, що зростає.

В. Вісь X — час, вісь Y — температура; графік — пряма лінія, що зростає.

7. Опишіть, як скласти рівняння теплового балансу для системи з двох тіл, які обмінюються теплотою.

А. Q1​=Q2​

Б. Q1​=Q2​+Qвтрат​

В. Сума кількостей теплоти, відданої одними тілами, дорівнює сумі кількостей теплоти, отриманої іншими тілами: Qвіддана​=Qотримана​.

8. Аналітична задача: Опишіть, як побудувати графік плавлення та кристалізації льоду, і поясніть, що відбувається з температурою під час цих процесів.

Група 3: Усвідомлення розмаїття і закономірностей природи, ролі природничих наук і техніки в житті людини; відповідальна поведінка для сталого розвитку суспільства

9. Чому інженери будують будинки з матеріалів, що мають низьку теплопровідність (наприклад, цегла з повітряними порожнинами, утеплювачі)?

А. Щоб зробити будівлю легшою.

Б. Щоб зменшити втрати тепла взимку і зберегти прохолоду влітку, що сприяє енергозбереженню.

В. Щоб зробити стіни міцнішими.

10. Поясніть, як явище конвекції використовується для обігріву приміщень за допомогою радіаторів опалення.

А. Радіатори випромінюють тепло, яке гріє повітря.

Б. Радіатори нагрівають повітря, яке піднімається вгору, а холодне повітря опускається до радіаторів, створюючи циркуляцію.

В. Радіатори гріють тільки предмети, які знаходяться поблизу.

11. Чому танення снігу навесні — це важливий процес для природи?

А. Це забезпечує водою рослини та поповнює ґрунтові води.

Б. Це просто зміна агрегатного стану.

В. Це призводить до потепління.

12. Ситуаційна задача: Поясніть, чому двошарові термоси, де між стінками є вакуум, краще зберігають температуру напоїв (як гарячих, так і холодних), ніж звичайні скляні банки.

Група 4: Розвиток наукового мислення, набуття досвіду розв’язання проблем

13. Задача-проблема: У каструлю з 2 кг холодної води, температура якої 20°С, налили 1 кг окропу. Яка температура встановиться в каструлі? (Питома теплоємність води c=4200 Дж/кг⋅°С).

14. Аналіз ситуації: Чому для охолодження їжі її ставлять у холодильник, а не просто залишають у кімнаті? Назвіть фізичні процеси, які при цьому відбуваються.

А. Холодильник прискорює процес випромінювання.

Б. Холодильник створює різницю температур, що прискорює теплообмін через теплопровідність та конвекцію.

В. У холодильнику змінюється агрегатний стан речовини.

15. Критичне мислення: Поясніть, чому мокра білизна висихає швидше в сонячний і вітряний день, ніж у похмурий і безвітряний. Залучайте знання про теплові явища.
16. Проблемно-розрахункова задача: Для плавлення 200 г льоду, взятого за температури 0 °С, знадобилося 66,4 кДж теплоти. Визначте питому теплоту плавлення льоду на основі цих даних.

Ключ відповідей з поясненнями

Група 1

4. Розв'язок:

1. Мета: Визначити питому теплоємність речовини.
2. Обладнання: Калориметр, тіло невідомої речовини, термометр, ваги, нагрівач.
3. Покроковий план:
   • Зважити тіло невідомої речовини (mтіла​) і воду (mводи​) у калориметрі.
   • Виміряти початкову температуру води (t1​).
   • Нагріти тіло до відомої температури (t2​) і швидко перенести його в калориметр.
   • Виміряти кінцеву температуру води, що встановилася в калориметрі (tкінцева​).
   • Скласти рівняння теплового балансу, припустивши, що теплота, віддана тілом, дорівнює теплоті, отриманій водою: cтіла​⋅mтіла​⋅(t2​−tкінцева​)=cводи​⋅mводи​⋅(tкінцева​−t1​).
   • З цієї формули виразити і обчислити cтіла​.

Група 2

8. Розв'язок:

1. Побудова графіка: Графік матиме дві ділянки. Перша — горизонтальна лінія при 0∘С, що відповідає процесу плавлення. Друга — пряма лінія, що зростає, що відповідає нагріванню отриманої води.
2. Пояснення: Під час плавлення (перехід з твердого стану в рідкий) вся енергія, що надходить до речовини, йде на руйнування кристалічної ґратки, тому температура залишається постійною (для льоду — 0∘С). Під час кристалізації (зворотний процес) речовина віддає енергію, але її температура також залишається постійною до повного замерзання.

Група 3

12. Розв'язок:

1. Термос зберігає температуру, мінімізуючи теплообмін з навколишнім середовищем.
2. Вакуум між стінками колби є найкращим теплоізолятором, оскільки він майже повністю усуває теплопередачу через конвекцію і теплопровідність, оскільки в ньому практично немає молекул, які могли б переносити тепло.
3. Додатково внутрішня стінка термоса покрита дзеркальним шаром, який відбиває теплове випромінювання, запобігаючи втратам тепла цим шляхом.
4. Таким чином, термос ефективно ізолює вміст від зовнішнього середовища, перешкоджаючи всім трьом видам теплопередачі.

Група 4

13. Розв'язок:

1. Дано: m1​=2 кг, t1​=20∘С, m2​=1 кг, t2​=100∘С.
2. Рівняння теплового балансу: Qотримана​=Qвіддана​.
3. c⋅m1​⋅(tкінцева​−t1​)=c⋅m2​⋅(t2​−tкінцева​).
4. 2 кг⋅(tкінцева​−20)=1 кг⋅(100−tкінцева​).
5. 2tкінцева​−40=100−tкінцева​.
6. 3tкінцева​=140, tкінцева​≈46.7∘С.

16. Розв'язок:

1. Дано: m=200 г=0.2 кг, Q=66.4 кДж=66400 Дж.
2. Формула: Кількість теплоти, необхідна для плавлення, розраховується за формулою: Q=λm, де λ — питома теплота плавлення.
3. Обчислення: λ=mQ​=0.2 кг66400 Дж​=332000 Дж/кг.
4. Відповідь: Питома теплота плавлення льоду дорівнює 332000 Дж/кг або 332 кДж/кг.