La misma sustancia en el mundo real, dependiendo de las condiciones ambientales, puede estar en diferentes estados. Por ejemplo, el agua puede estar en forma de líquido, en la idea de un cuerpo sólido: hielo, en forma de gas: vapor de agua.
- Estos estados se denominan estados agregados de la materia.
Las moléculas de una sustancia en diferentes estados de agregación no difieren entre sí. Un estado específico de agregación está determinado por la disposición de las moléculas, así como por la naturaleza de su movimiento e interacción entre sí.
Gas: la distancia entre las moléculas es mucho mayor que el tamaño de las moléculas mismas. Las moléculas en un líquido y en un sólido están bastante cerca unas de otras. En sólidos aún más cerca.
Para cambiar el estado agregado del cuerpo, necesita dar algo de energía. Por ejemplo, para convertir el agua en vapor, debe calentarse, y para que el vapor vuelva a convertirse en agua, debe ceder energía.
La transición de sólido a líquido
La transición de una sustancia de un estado sólido a un estado líquido se llama fusión. Para que el cuerpo comience a derretirse, debe calentarse a cierta temperatura. La temperatura a la que se funde una sustancia se llama el punto de fusión de la sustancia.
Cada sustancia tiene su propio punto de fusión. Para algunos cuerpos es muy baja, por ejemplo, para el hielo. Y algunos cuerpos tienen un punto de fusión muy alto, por ejemplo, el hierro. En general, la fusión de un cuerpo cristalino es un proceso complejo.
gráfico de derretimiento del hielo
La siguiente figura muestra un gráfico del derretimiento de un cuerpo cristalino, en este caso hielo.
- El gráfico muestra la dependencia de la temperatura del hielo con el tiempo que se calienta. La temperatura se representa en el eje vertical, el tiempo en el eje horizontal.
Según el gráfico, la temperatura inicial del hielo era de -20 grados. Luego empezaron a calentarlo. La temperatura empezó a subir. La sección AB es la sección de calentamiento de hielo. Con el tiempo, la temperatura aumentó a 0 grados. Esta temperatura se considera el punto de fusión del hielo. A esta temperatura, el hielo comenzó a derretirse, pero al mismo tiempo su temperatura dejó de aumentar, aunque el hielo también siguió calentándose. El área de fusión corresponde a la sección BC del gráfico.
Luego, cuando todo el hielo se derritió y se convirtió en líquido, la temperatura del agua comenzó a aumentar nuevamente. Esto se muestra en el gráfico mediante el rayo C. Es decir, concluimos que durante la fusión, la temperatura corporal no cambia, Toda la energía entrante se utiliza para calefacción.
(la cantidad de calor transferido al líquido cuando se calienta)
1. El sistema de acciones para obtener y procesar los resultados de medir el tiempo de calentamiento del líquido a una temperatura determinada y cambiar la temperatura del líquido:
1) comprobar si es necesario introducir una enmienda; en caso afirmativo, presente una enmienda;
2) determinar cuántas mediciones de una cantidad determinada deben realizarse;
3) preparar una tabla para registrar y procesar los resultados de las observaciones;
4) hacer el número especificado de mediciones de una cantidad dada; registrar los resultados de las observaciones en una tabla;
5) encontrar el valor medido de la cantidad como la media aritmética de los resultados de las observaciones individuales, teniendo en cuenta la regla de la cifra de reserva:
6) calcular los módulos de desviaciones absolutas de los resultados de mediciones individuales del promedio:
7) encontrar un error aleatorio;
8) encontrar el error instrumental;
9) encontrar el error de lectura;
10) encontrar el error de cálculo;
11) encontrar el error absoluto total;
12) anotar el resultado indicando el error absoluto total.
2. El sistema de acciones para trazar el gráfico de dependencia Δ t = F(Δ τ ):
1) dibujar ejes de coordenadas; denote el eje de abscisas Δ τ , con, y el eje y es Δ t, 0 C;
2) seleccionar las escalas para cada uno de los ejes y aplicar escalas en los ejes;
3) representar los intervalos de valores Δ τ y Δ t para cada experiencia;
4) dibuja una línea suave para que corra dentro de los intervalos.
3. IO No. 1 - agua con un peso de 100 g a una temperatura inicial de 18 0 С:
1) para medir la temperatura, utilizaremos un termómetro con escala de hasta 100 0 C; para medir el tiempo de calentamiento utilizaremos un cronómetro mecánico de sesenta segundos. Estos instrumentos no requieren ningún ajuste;
2) al medir el tiempo de calentamiento a una temperatura fija, es posible que se produzcan errores aleatorios. Por lo tanto, realizaremos 5 mediciones de intervalos de tiempo cuando se calienta a la misma temperatura (en los cálculos, esto triplicará el error aleatorio). Al medir la temperatura, no se encontraron errores aleatorios. Por lo tanto, supondremos que el error absoluto al determinar t, 0 C es igual al error instrumental del termómetro utilizado, es decir, el valor de la división de escala 2 0 C (Tabla 3);
3) haga una tabla para registrar y procesar los resultados de la medición:
| número de experiencia | |||||||
| Δt, 0 C | 18±2 | 25±2 | 40±2 | 55±2 | 70±2 | 85±2 | 100±2 |
| τ 1 , s | 29,0 | 80,0 | 145,0 | 210,0 | 270,0 | 325,0 | |
| t2, s | 25,0 | 90,0 | 147,0 | 205,0 | 265,0 | 327,0 | |
| t 3 s | 30,0 | 85,0 | 150,0 | 210,0 | 269,0 | 330,0 | |
| t4, s | 27,0 | 89,0 | 143,0 | 202,0 | 272,0 | 330,0 | |
| t5, s | 26,0 | 87,0 | 149,0 | 207,0 | 269,0 | 329,0 | |
| tav, s | 27,4 | 86,2 | 146,8 | 206,8 | 269,0 | 328,2 |
4) los resultados de las mediciones realizadas se ingresan en la tabla;
5) media aritmética de cada medida τ calculado e indicado en la última línea de la tabla;
para temperatura 25 0 C:
7) encuentre un error de medición aleatorio:
8) el error instrumental del cronómetro en cada caso se encuentra teniendo en cuenta los círculos completos hechos por la manecilla de segundos (es decir, si un círculo completo da un error de 1,5 s, entonces medio círculo da 0,75 s y 2,3 círculos - 3,45 s) . En el primer experimento Δ t y= 0,7 s;
9) el error de lectura de un cronómetro mecánico se toma igual a una división de la escala: Δ t sobre= 1,0 s;
10) el error de cálculo en este caso es cero;
11) calcular el error absoluto total:
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 4,44 + 0,7 + 1,0 + 0 = 6,14 s ≈ 6,1 s;
(aquí el resultado final se redondea a una cifra significativa);
12) anotar el resultado de la medición: t= (27,4 ± 6,1) s
6 a) calculamos los módulos de desviaciones absolutas de los resultados de las observaciones individuales de la media para temperatura 40 0 С:
Δ t y= 2,0 s;
t sobre= 1,0 s;
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 8,88 + 2,0 + 1,0 + 0 = 11,88 s ≈ 11,9 s;
t= (86,2 ± 11,9) s
para temperatura 55 0 С:
Δ t y= 3,5 s;
t sobre= 1,0 s;
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 6,72 + 3,5 + 1,0 + 0 = 11,22 s ≈ 11,2 s;
t= (146,8 ± 11,2) s
para temperatura 70 0 C:
Δ t y= 5,0 s;
t sobre= 1,0 s;
Δ t= Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 7,92 + 5,0 + 1,0 + 0 = 13,92 s ≈ 13,9 s;
12 c) anotar el resultado de la medición: t= (206,8 ± 13,9) s
para temperatura 85 0 C:
Δ t y= 6,4 s;
9 d) error de lectura del cronómetro mecánico Δt о = 1,0 s;
∆t = ∆t C + ∆t y + ∆t 0 + ∆t B = 4,8 + 6,4 + 1,0 + 0 = 12,2 s;
t= (269,0 ± 12,2) s
para temperatura 100 0 С:
Δ t y= 8,0 s;
t sobre= 1,0 s;
10 e) el error de cálculo en este caso es cero;
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 5,28 + 8,0 + 1,0 + 0 = 14,28 s ≈ 14,3 s;
t= (328,2 ± 14,3) s.
Los resultados de los cálculos se presentan en forma de tabla, que muestra las diferencias en las temperaturas final e inicial en cada experimento y el tiempo de calentamiento del agua.
4. Construyamos un gráfico de la dependencia del cambio en la temperatura del agua en la cantidad de calor (tiempo de calentamiento) (Fig. 14). Al graficar, en todos los casos, se indica el error de medición del intervalo de tiempo. El grosor de la línea corresponde al error de medición de la temperatura.
Arroz. 14. Gráfico de la dependencia del cambio en la temperatura del agua en el momento de su calentamiento.
5. Establecemos que la gráfica que recibimos es similar a la gráfica de proporcionalidad directa y=kx. Valor del coeficiente k en este caso, es fácil de determinar a partir del gráfico. Por lo tanto, finalmente podemos escribir Δ t= 0,25Δ τ . Del gráfico construido, podemos concluir que la temperatura del agua es directamente proporcional a la cantidad de calor.
6. Repetir todas las medidas para OI No. 2 - aceite de girasol.
En la tabla, en la última fila, se dan los resultados promedio.
| t, 0C | 18±2 | 25±2 | 40±2 | 55±2 | 70±2 | 85±2 | 100±2 |
| t1, C | 10,0 | 38,0 | 60,0 | 88,0 | 110,0 | 136,0 | |
| t2, C | 11,0 | 36,0 | 63,0 | 89,0 | 115,0 | 134,0 | |
| t3, C | 10,0 | 37,0 | 62,0 | 85,0 | 112,0 | 140,0 | |
| t4, C | 9,0 | 38,0 | 63,0 | 87,0 | 112,0 | 140,0 | |
| t5, C | 12,0 | 35,0 | 60,0 | 87,0 | 114,0 | 139,0 | |
| t cf, C | 10,4 | 36,8 | 61,6 | 87,2 | 112,6 | 137,8 |
6) calcular los módulos de desviaciones absolutas de los resultados de las observaciones individuales del promedio para temperatura 25 0 С:
1) encuentre un error de medición aleatorio:
2) el error instrumental del cronómetro en cada caso se encuentra de la misma manera que en la primera serie de experimentos. En el primer experimento Δ t y= 0,3 s;
3) el error de lectura de un cronómetro mecánico se toma igual a una división de la escala: Δ t sobre= 1,0 s;
4) el error de cálculo en este caso es cero;
5) calcular el error absoluto total:
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 2,64 + 0,3 + 1,0 + 0 = 3,94 s ≈ 3,9 s;
6) anotar el resultado de la medición: t= (10,4 ± 3,9) s
6 a) Calculamos los módulos de desviaciones absolutas de los resultados de las observaciones individuales de la media para temperatura 40 0 С:
7 a) encontramos un error de medida aleatorio:
8 a) error instrumental del cronómetro en el segundo experimento
Δ t y= 0,8 s;
9 a) error de lectura del cronómetro mecánico Δ t sobre= 1,0 s;
10 a) el error de cálculo en este caso es cero;
11 a) calculamos el error absoluto total:
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 3,12 + 0,8 + 1,0 + 0 = 4,92 s ≈ 4,9 s;
12 a) anotar el resultado de la medición: t= (36,8 ± 4,9) s
6 b) calculamos los módulos de desviaciones absolutas de los resultados de las observaciones individuales de la media para temperatura 55 0 С:
7 b) encontramos un error de medida aleatorio:
8 b) error instrumental del cronómetro en este experimento
Δ t y= 1,5 s;
9 b) error de lectura del cronómetro mecánico Δ t sobre= 1,0 s;
10 b) el error de cálculo en este caso es cero;
11 b) calculamos el error absoluto total:
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 3,84 + 1,5 + 1,0 + 0 = 6,34 s ≈ 6,3 s;
12 b) anotar el resultado de la medición: t= (61,6 ± 6,3) s
6 c) calculamos los módulos de desviaciones absolutas de los resultados de las observaciones individuales de la media para temperatura 70 0 C:
7 c) encontramos un error de medida aleatorio:
8 c) error instrumental del cronómetro en este experimento
Δ t y= 2,1 s;
9 c) error de lectura del cronómetro mecánico Δ t sobre= 1,0 s;
10 c) el error de cálculo en este caso es cero;
11 c) calculamos el error absoluto total:
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 2,52 + 2,1 + 1,0 + 0 = 5,62 s ≈ 5,6 s;
12 c) anotar el resultado de la medición: t = (87,2 ± 5,6) s
6 d) calcular los módulos de desviaciones absolutas de los resultados de las observaciones individuales de la media para temperatura 85 0 C:
7 d) encontramos un error de medida aleatorio:
8 d) error instrumental del cronómetro en este experimento
Δ t y= 2,7 s;
9 d) error de lectura del cronómetro mecánico Δ t sobre= 1,0 s;
10 d) el error de cálculo en este caso es cero;
11 d) calculamos el error absoluto total:
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 4,56 + 2,7 + 1,0 + 0 = 8,26 s ≈ 8,3;
12 d) anotar el resultado de la medición: t= (112,6 ± 8,3) s
6 e) calcular los módulos de desviaciones absolutas de los resultados de las observaciones individuales de la media para temperatura 100 0 С:
7 e) encontramos un error de medida aleatorio:
8 e) error instrumental del cronómetro en este experimento
Δ t y= 3,4 s;
9 e) error de lectura del cronómetro mecánico Δ t sobre= 1,0 s;
10 e) el error de cálculo en este caso es cero.
11 e) calculamos el error absoluto total:
Δ t = Δ tC + Δ t y + Δ t0 + Δ t B= 5,28 + 3,4 + 1,0 + 0 = 9,68 s ≈ 9,7 s;
12 e) anotar el resultado de la medición: t= (137,8 ± 9,7) s.
Los resultados de los cálculos se presentan en forma de tabla, que muestra las diferencias en las temperaturas final e inicial en cada experimento y el tiempo de calentamiento del aceite de girasol.
7. Construyamos un gráfico de la dependencia del cambio en la temperatura del aceite en el tiempo de calentamiento (Fig. 15). Al graficar, en todos los casos, se indica el error de medición del intervalo de tiempo. El grosor de la línea corresponde al error de medición de la temperatura.
Arroz. 15. Gráfico de la dependencia del cambio en la temperatura del agua en el momento de su calentamiento.
8. El gráfico construido es similar a un gráfico de una relación proporcional directa y=kx. Valor del coeficiente k en este caso, es fácil de encontrar a partir del gráfico. Por lo tanto, finalmente podemos escribir Δ t= 0,6Δ τ .
Del gráfico construido, podemos concluir que la temperatura del aceite de girasol es directamente proporcional a la cantidad de calor.
9. Formulamos la respuesta a la PZ: la temperatura del líquido es directamente proporcional a la cantidad de calor que recibe el cuerpo cuando se calienta.
Ejemplo 3. PZ: establece el tipo de dependencia de la tensión de salida en la resistencia R norte en el valor de la resistencia equivalente de la sección del circuito AB (el problema se resuelve en una configuración experimental, cuyo diagrama esquemático se muestra en la Fig. 16).
Para resolver este problema, debe realizar los siguientes pasos.
1. Elabore un sistema de acciones para obtener y procesar los resultados de medir la resistencia equivalente de una sección del circuito y el voltaje en la carga. R norte(Consulte la Sección 2.2.8 o la Sección 2.2.9).
2. Elabore un sistema de acciones para trazar la dependencia del voltaje de salida (en una resistencia R norte) de la resistencia equivalente de la sección del circuito AB.
3. Seleccione ROI No. 1 - una sección con un cierto valor R n1 y realizar todas las actuaciones previstas en los apartados 1 y 2.
4. Elija una dependencia funcional conocida en matemáticas, cuya gráfica sea similar a la curva experimental.
5. Escriba matemáticamente esta dependencia funcional para la carga R n1 y formular para ella la respuesta a la tarea cognitiva.
6. Seleccione ROI No. 2: un segmento de la aeronave con un valor de resistencia diferente R H2 y realizar el mismo sistema de acciones con él.
7. Seleccione una dependencia funcional conocida en matemáticas, cuya gráfica sea similar a la curva experimental.
8. Escriba matemáticamente esta dependencia funcional para la resistencia R H2 y formular para él la respuesta a la tarea cognitiva.
9. Formular una relación funcional entre las cantidades en forma generalizada.
Informe sobre la identificación del tipo de dependencia de la tensión de salida de la resistencia. R norte de la resistencia equivalente de la sección del circuito AB
(proporcionado en una versión abreviada)
La variable independiente es la resistencia equivalente de la sección AB del circuito, que se mide con un voltímetro digital conectado a los puntos A y B del circuito. Las mediciones se realizaron en el límite de 1000 ohmios, es decir, la precisión de la medición es igual al precio del dígito menos significativo, que corresponde a ±1 ohmio.
La variable dependiente fue el valor del voltaje de salida tomado en la resistencia de carga (puntos B y C). Como dispositivo de medición se utilizó un voltímetro digital con una descarga mínima de centésimas de voltio.
Arroz. 16. Esquema de la configuración experimental para estudiar el tipo de dependencia de la tensión de salida del valor de la resistencia equivalente del circuito.
La resistencia equivalente se cambió mediante las teclas Q 1 , Q 2 y Q 3 . Para mayor comodidad, el estado encendido de la tecla se indicará con "1" y el estado apagado con "0". En esta cadena, solo son posibles 8 combinaciones.
Para cada combinación, el voltaje de salida se midió 5 veces.
Durante el estudio se obtuvieron los siguientes resultados:
| número de experiencia | Estado clave | Resistencia equivalente RE, ohmio | Tensión de salida, estás fuera, EN | |||||
| tu 1,EN | tu 2, EN | tu 3, EN | tu 4, EN | tu 5, EN | ||||
| P 3 P 2 P 1 | ||||||||
| 0 0 0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0 0 1 | 800±1 | 1,36 | 1,35 | 1,37 | 1,37 | 1,36 | ||
| 0 1 0 | 400±1 | 2,66 | 2,67 | 2,65 | 2,67 | 2,68 | ||
| 0 1 1 | 267±1 | 4,00 | 4,03 | 4,03 | 4,01 | 4,03 | ||
| 1 0 0 | 200±1 | 5,35 | 5,37 | 5,36 | 5,33 | 5,34 | ||
| 1 0 1 | 160±1 | 6,70 | 6,72 | 6,73 | 6,70 | 6,72 | ||
| 1 1 0 | 133±1 | 8,05 | 8,10 | 8,05 | 8,00 | 8,10 | ||
| 1 1 1 | 114±1 | 9,37 | 9,36 | 9,37 | 9,36 | 9,35 |
Los resultados del procesamiento de datos experimentales se muestran en la siguiente tabla:
| № | P 3 P 2 P 1 | RE, ohmio | tu miércoles, EN | U cf. env. , EN | Δ tu miércoles, EN | Δ tu y, EN | Δ tu sobre, EN | Δ tu en, EN | Δ tu, EN | tu, EN |
| 0 0 0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,01 | 0,01 | 0,00 | 0,02 | 0,00±0,02 | ||
| 0 0 1 | 800±1 | 1,362 | 1,36 | 0,0192 | 0,01 | 0,01 | 0,002 | 0,0412 | 1,36±0,04 | |
| 0 1 0 | 400±1 | 2,666 | 2,67 | 0,0264 | 0,01 | 0,01 | 0,004 | 0,0504 | 2,67±0,05 | |
| 0 1 1 | 267±1 | 4,02 | 4,02 | 0,036 | 0,01 | 0,01 | 0,00 | 0,056 | 4,02±0,06 | |
| 1 0 0 | 200±1 | 5,35 | 5,35 | 0,036 | 0,01 | 0,01 | 0,00 | 0,056 | 5,35±0,06 | |
| 1 0 1 | 160±1 | 6,714 | 6,71 | 0,0336 | 0,01 | 0,01 | 0,004 | 0,0576 | 6,71±0,06 | |
| 1 1 0 | 133±1 | 8,06 | 8,06 | 0,096 | 0,01 | 0,01 | 0,00 | 0,116 | 8,06±0,12 | |
| 1 1 1 | 114±1 | 9,362 | 9,36 | 0,0192 | 0,01 | 0,01 | 0,002 | 0,0412 | 9,36±0,04 |
Construimos un gráfico de la dependencia del voltaje de salida en el valor de la resistencia equivalente tu = F(RE).
Al construir un gráfico, la longitud de la línea corresponde al error de medición Δ tu, individual para cada experimento (error máximo Δ tu= 0,116 V, que corresponde a aproximadamente 2,5 mm en el gráfico en la escala seleccionada). El grosor de línea corresponde al error de medida de la resistencia equivalente. El gráfico resultante se muestra en la Fig. 17
Arroz. 17. Gráfico de la dependencia de la tensión de salida
del valor de la resistencia equivalente en la sección AB
El gráfico se asemeja a un gráfico proporcional inverso. Para verificar esto, graficamos la dependencia del voltaje de salida en el valor recíproco de la resistencia equivalente tu = F(1/RE), es decir, de la conductividad σ cadenas Por conveniencia, los datos para este gráfico se presentarán en la forma de la siguiente tabla:
El gráfico resultante (Fig. 18) confirma la suposición anterior: el voltaje de salida en la resistencia de carga R n1 inversamente proporcional a la resistencia equivalente de la sección del circuito AB: tu = 0,0017/RE.
Elegimos otro objeto de estudio: RI No. 2 - otro valor de la resistencia de carga R H2 y realice los mismos pasos. Obtenemos un resultado similar, pero con un coeficiente diferente k.
Formulamos la respuesta a la PZ: el voltaje de salida en la resistencia de carga R norte inversamente proporcional al valor de la resistencia equivalente de una sección de circuito que consta de tres conductores conectados en paralelo, que pueden incluirse en una de ocho combinaciones.
Arroz. 18. Gráfico de la dependencia de la tensión de salida de la conductividad de la sección del circuito AB
Nótese que el esquema bajo consideración es convertidor de digital a analógico (DAC) - un dispositivo que convierte un código digital (binario en este caso) en una señal analógica (en este caso, voltaje).
Planificación de actividades para resolver la tarea cognitiva No. 4
La determinación experimental de un valor específico de una cantidad física específica (solución del problema cognitivo No. 4) puede llevarse a cabo en dos situaciones: 1) se desconoce el método para encontrar la cantidad física especificada y 2) el método para encontrar esta cantidad tiene ya ha sido desarrollado. En la primera situación, existe la necesidad de desarrollar un método (sistema de acciones) y seleccionar equipos para su implementación práctica. En la segunda situación, existe la necesidad de estudiar este método, es decir, averiguar qué equipo se debe utilizar para la implementación práctica de este método y cuál debe ser el sistema de acciones, cuya ejecución secuencial permitirá obtener una valor específico de una cantidad específica en una situación específica. Común a ambas situaciones es la expresión de la cantidad requerida en términos de otras cantidades, cuyo valor se puede encontrar por medición directa. Se dice que en este caso la persona hace una medición indirecta.
Los valores de cantidad obtenidos por medición indirecta son inexactos. Esto es comprensible: se basan en los resultados de mediciones directas, que siempre son inexactas. En este sentido, el sistema de acciones para la resolución de la tarea cognitiva N° 4 debe incluir necesariamente acciones para el cálculo de errores.
Para encontrar los errores de las medidas indirectas se han desarrollado dos métodos: el método de los límites de error y el método de los límites. Considere el contenido de cada uno de los cuales.
Método de límite de error
El método de límite de error se basa en la diferenciación.
Sea la cantidad medida indirectamente en es una función de varios argumentos: y = f(X 1 , X 2 , …, X N).
Cantidades X1, X2, ..., Xn medido por métodos directos con errores absolutos Δ X1,Δ X2, …,Δ X norte. Como resultado, el valor en también se encontrará con algún error Δ y.
Por lo general Δ x1<< Х 1, Δ 2x2<< Х 2 , …, Δ X norte<< Х n , Δ y<< у. Por lo tanto, podemos ir a valores infinitesimales, es decir, reemplazar Δ X1,Δ X2, …,Δ xn,Δ y sus diferenciales dX 1, dX 2, ..., dX N, dy respectivamente. Entonces el error relativo
el error relativo de una función es igual a la diferencial de su logaritmo natural.
En el lado derecho de la igualdad, en lugar de diferenciales de variables, se sustituyen sus errores absolutos, y en lugar de las cantidades mismas, sus valores medios. Para determinar el límite superior del error, la suma algebraica de errores se reemplaza por la aritmética.
Conociendo el error relativo, encuentre el error absoluto
Δ en= ε tú, tú,
donde en lugar de en sustituir el valor obtenido como resultado de la medición
U ismo = F (<X 1>, <Х 2 >, ..., <Х n > ).
Todos los cálculos intermedios se realizan de acuerdo con las reglas de los cálculos aproximados con un dígito de repuesto. El resultado final y los errores se redondean según las reglas generales. La respuesta se escribe como
Y = medida Y± Δ En; ε y \u003d ...
Las expresiones para errores relativos y absolutos dependen del tipo de función y. Las principales fórmulas que se encuentran a menudo en el trabajo de laboratorio se presentan en la Tabla 5.
Por esta tarea, puede obtener 2 puntos en el examen en 2020
La tarea 11 de la USE en física está dedicada a los fundamentos de la termodinámica y la teoría cinética molecular. El tema general de este boleto es la explicación de varios fenómenos.
La tarea 11 del Examen de estado unificado en física siempre se construye de la misma manera: al estudiante se le ofrecerá un gráfico o una descripción de cualquier dependencia (la liberación de energía térmica cuando se calienta un cuerpo, un cambio en la presión del gas dependiendo de su temperatura o densidad, cualquier proceso en un gas ideal). Después de eso, se dan cinco declaraciones, directa o indirectamente relacionadas con el tema del boleto y que representan una descripción textual de las leyes termodinámicas. De estos, el alumno debe seleccionar dos enunciados que considere verdaderos, correspondientes a la condición.
La Tarea 11 del Examen de Estado Unificado de Física suele asustar a los estudiantes, porque contiene una gran cantidad de datos digitales, tablas y gráficos. De hecho, es teórico, y el alumno no tendrá que calcular nada a la hora de responder a la pregunta. Por lo tanto, de hecho, esta pregunta generalmente no causa dificultades especiales. Sin embargo, el estudiante debe evaluar adecuadamente sus habilidades y no se recomienda “quedarse despierto” en la undécima tarea, porque el tiempo para completar la prueba completa está limitado a una cierta cantidad de minutos.
Estudio de la velocidad de enfriamiento del agua en un recipiente
bajo varias condiciones
Ejecutó el comando:
Número de equipo:
Yaroslavl, 2013
Breve descripción de los parámetros del estudio
Temperatura
El concepto de temperatura corporal parece a primera vista simple y comprensible. Todo el mundo sabe por experiencia cotidiana que hay cuerpos fríos y calientes.
Los experimentos y las observaciones muestran que cuando dos cuerpos entran en contacto, de los cuales percibimos uno caliente y el otro frío, se producen cambios en los parámetros físicos tanto del primer como del segundo cuerpo. “La cantidad física medida por un termómetro y la misma para todos los cuerpos o partes del cuerpo que se encuentran en equilibrio termodinámico entre sí se llama temperatura.” Cuando el termómetro se pone en contacto con el cuerpo bajo estudio, vemos varios tipos de cambios: una "columna" de líquido se mueve, el volumen de gas cambia, etc. Pero pronto el equilibrio termodinámico se establece necesariamente entre el termómetro y el cuerpo: un estado en el que se encuentran todas las magnitudes que caracterizan a estos cuerpos: sus masas, volúmenes, presiones, etc. A partir de este momento, el termómetro muestra no solo su propia temperatura, sino también la temperatura del cuerpo que se está estudiando. En la vida cotidiana, la forma más común de medir la temperatura es con un termómetro para líquidos. Aquí, la propiedad de los líquidos de expandirse cuando se calientan se utiliza para medir la temperatura. Para medir la temperatura de un cuerpo se pone en contacto un termómetro con él, se realiza un proceso de transferencia de calor entre el cuerpo y el termómetro hasta que se establece el equilibrio térmico. Para que el proceso de medición no cambie notablemente la temperatura corporal, la masa del termómetro debe ser significativamente menor que la masa del cuerpo cuya temperatura se está midiendo.
De intercambio de calor
Casi todos los fenómenos del mundo externo y varios cambios en el cuerpo humano van acompañados de un cambio de temperatura. Los fenómenos de transferencia de calor acompañan toda nuestra vida cotidiana.
A finales del siglo XVII, el famoso físico inglés Isaac Newton planteó la siguiente hipótesis: “La tasa de transferencia de calor entre dos cuerpos es mayor cuanto más difieren sus temperaturas (por tasa de transferencia de calor entendemos el cambio de temperatura por unidad de tiempo). ). La transferencia de calor siempre ocurre en una dirección determinada: de cuerpos con una temperatura más alta a cuerpos con una más baja. Estamos convencidos de esto por numerosas observaciones, incluso a nivel doméstico (una cuchara en un vaso de té se calienta y el té se enfría). Cuando la temperatura de los cuerpos se iguala, el proceso de transferencia de calor se detiene, es decir, se establece el equilibrio térmico.
Una declaración simple y comprensible de que el calor se transfiere independientemente solo de cuerpos con una temperatura más alta a cuerpos con una temperatura más baja, y no al revés, es una de las leyes fundamentales de la física, y se llama la ley II de la termodinámica, esta ley fue formulada en el siglo XVIII por el científico alemán Rudolf Clausius.
Estudiotasa de enfriamiento del agua en un recipiente bajo diversas condiciones
Hipótesis: Suponemos que la tasa de enfriamiento del agua en un recipiente depende de la capa de líquido (aceite, leche) que se vierte sobre la superficie del agua.
Objetivo: Determine si la capa superficial de mantequilla y la capa superficial de leche afectan la velocidad de enfriamiento del agua.
Tareas:
1. Estudiar el fenómeno de la refrigeración por agua.
2. Determine la dependencia de la temperatura de enfriamiento del agua con la capa superficial de aceite en el tiempo, escriba los resultados en una tabla.
3. Determine la dependencia de la temperatura de enfriamiento del agua con una capa superficial de leche en el tiempo, escriba los resultados en una tabla.
4. Construya gráficos de dependencia, analice los resultados.
5. Llega a una conclusión sobre qué capa superficial del agua tiene una mayor influencia en la velocidad de enfriamiento del agua.
Equipo: vidrio de laboratorio, cronómetro, termómetro.
Plan de experimentos:
1. Determinación del valor de división de la escala del termómetro.
2. Mida la temperatura del agua durante el enfriamiento cada 2 minutos.
3. Mida la temperatura cuando el agua con la capa superficial de aceite se enfríe cada 2 minutos.
4. Mida la temperatura cuando el agua con la capa superficial de leche se enfríe cada 2 minutos.
5. Registre los resultados de la medición en una tabla.
6. De acuerdo con la tabla, dibuje gráficos de las dependencias de la temperatura del agua en el tiempo.
8. Analizar los resultados y dar su justificación.
9. Haz una conclusión.
Finalización de la obra
Primero, calentamos agua en 3 vasos a una temperatura de 71,5⁰C. Luego vertimos aceite vegetal en uno de los vasos y leche en el otro. El aceite se extendió sobre la superficie del agua, formando una capa uniforme. El aceite vegetal es un producto extraído de materias primas vegetales y constituido por ácidos grasos y sustancias afines. Leche mezclada con agua (formando una emulsión), esto indicaba que la leche estaba diluida con agua y no correspondía al contenido de grasa indicado en el paquete, o estaba hecha de un producto seco, y en ambos casos las propiedades físicas de cambio de leche La leche natural sin diluir con agua en agua se recoge en un coágulo y no se disuelve durante algún tiempo. Para determinar el tiempo de enfriamiento de los líquidos, fijamos la temperatura de enfriamiento cada 2 minutos.
Mesa. Estudio del tiempo de enfriamiento de líquidos.
|
líquido | |||||||||||
agua, t,⁰С | |||||||||||
agua con aceite, t,⁰С | |||||||||||
agua con leche, t,⁰С |
De acuerdo con la tabla, vemos que las condiciones iniciales en todos los experimentos fueron las mismas, pero después de 20 minutos del experimento, los líquidos tienen diferentes temperaturas, lo que significa que tienen diferentes velocidades de enfriamiento del líquido.
Esto se muestra más claramente en el gráfico.
En el plano de coordenadas con los ejes temperatura y tiempo se marcan puntos que muestran la relación entre estas cantidades. Promediando los valores, dibuje una línea. El gráfico muestra una dependencia lineal de la temperatura de enfriamiento del agua en el tiempo de enfriamiento en varias condiciones.
Calcular la velocidad de enfriamiento del agua:
a) para el agua
0-10 minutos 
(ºС/min)
10-20 min (ºС/min)
b) para agua con una capa superficial de aceite
0-10 minutos 
(ºС/min)
10-20 minutos 
(ºС/min)
b) para agua con leche
0-10 minutos 
(ºС/min)
10-20 minutos 
(ºС/min)
Como se puede ver en los cálculos, el agua con aceite se enfrió más lentamente. Esto se debe al hecho de que la capa de aceite no permite que el agua intercambie intensamente calor con el aire. Esto significa que el intercambio de calor del agua con el aire se ralentiza, la tasa de enfriamiento del agua disminuye y el agua permanece caliente por más tiempo. Esto se puede usar al cocinar, por ejemplo, al cocinar pasta, después de hervir agua, agregue aceite, la pasta se cocinará más rápido y no se pegará.
El agua sin aditivos tiene la tasa de enfriamiento más alta, lo que significa que se enfriará más rápido.
Conclusión: así, hemos comprobado experimentalmente que la capa superficial de aceite tiene un mayor efecto sobre la velocidad de enfriamiento del agua, la velocidad de enfriamiento disminuye y el agua se enfría más lentamente.
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En el proceso de ebullición de un líquido, precalentado hasta el punto de ebullición, la energía que se le imparte va
1) para aumentar la velocidad media de las moléculas
2) aumentar la velocidad media de movimiento de las moléculas y superar las fuerzas de interacción entre las moléculas
3) para vencer las fuerzas de interacción entre las moléculas sin aumentar la velocidad promedio de su movimiento
4) aumentar la velocidad media de movimiento de las moléculas y aumentar las fuerzas de interacción entre las moléculas
Decisión.
Al hervir, la temperatura del líquido no cambia, pero ocurre el proceso de transición a otro estado de agregación. La formación de otro estado de agregación ocurre al vencer las fuerzas de interacción entre moléculas. La constancia de la temperatura también significa la constancia de la velocidad media de las moléculas.
Respuesta: 3
Fuente: GIA en Física. ola principal Opción 1313.
Un recipiente abierto con agua se coloca en un laboratorio, que mantiene cierta temperatura y humedad. La tasa de evaporación será igual a la tasa de condensación del agua en el recipiente.
1) solo si la temperatura en el laboratorio es superior a 25 °C
2) solo bajo la condición de que la humedad en el laboratorio sea del 100%
3) solo a condición de que la temperatura en el laboratorio sea inferior a 25 ° C y la humedad del aire sea inferior al 100%
4) a cualquier temperatura y humedad en el laboratorio
Decisión.
La tasa de evaporación será igual a la tasa de condensación del agua en el recipiente solo si la humedad en el laboratorio es del 100%, independientemente de la temperatura. En este caso, se observará el equilibrio dinámico: cuántas moléculas se evaporaron, el mismo número se condensó.
La respuesta correcta está numerada. 2.
Respuesta: 2
Fuente: GIA en Física. ola principal Opción 1326.
1) para calentar 1 kg de acero a 1 °C, es necesario gastar 500 J de energía
2) para calentar 500 kg de acero a 1 °C, es necesario gastar 1 J de energía
3) para calentar 1 kg de acero a 500 °C, es necesario gastar 1 J de energía
4) para calentar 500 kg de acero a 1 °C, es necesario gastar 500 J de energía
Decisión.
La capacidad calorífica específica caracteriza la cantidad de energía que debe impartirse a un kilogramo de una sustancia de la que se compone el cuerpo, para calentarla en un grado Celsius. Así, para calentar 1 kg de acero en 1 °C, es necesario gastar 500 J de energía.
La respuesta correcta está numerada. 1.
Respuesta 1
Fuente: GIA en Física. ola principal Lejano Oriente. Opción 1327.
La capacidad calorífica específica del acero es de 500 J/kg °C. ¿Qué significa esto?
1) cuando 1 kg de acero se enfría 1°C, se libera energía de 500 J
2) cuando 500 kg de acero se enfrían 1°C, se libera energía de 1 J
3) al enfriar 1 kg de acero a 500 °C se libera energía de 1 J
4) al enfriar 500 kg de acero, se liberan 500 J de energía por 1°C
Decisión.
La capacidad calorífica específica caracteriza la cantidad de energía que debe impartirse a un kilogramo de una sustancia para calentarla un grado Celsius. Así, para calentar 1 kg de acero en 1 °C, es necesario gastar 500 J de energía.
La respuesta correcta está numerada. 1.
Respuesta 1
Fuente: GIA en Física. ola principal Lejano Oriente. Opción 1328.
Regina Magadeeva 09.04.2016 18:54
En el libro de texto de octavo grado, mi definición de capacidad calorífica específica se ve así: una cantidad física numéricamente igual a la cantidad de calor que debe transferirse a un cuerpo con una masa de 1 kg para que cambie su temperatura. por 1 grado. La solución dice que se necesita la capacidad calorífica específica para calentar 1 grado.