Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest dorysowanie słupka cieczy w termometrze. Mamy dwa przypadki. 

$\mathbf{a})$

Mamy termometr zanurzony w cieczy, do której zgodnie ze schematem dostarczono energię:

$E=31500\text{J}$

Cieczą jest woda o masie:

$m=0,5\text{kg}$

Ilość ciepła potrzebna do określonego przyrostu temperatury ciała wyraża się wzorem:

$E=mc\Delta t$

gdzie:

$E$ - ciepło oddane lub pobrane przez ciało, 

$m$ - masa ciała, 

$c$ - ciepło właściwe substancji, z której wykonano ciało, 

$\Delta t$ - zmiana temperatury ciała. 

Aby zamalować odpowiednią ilość temperatury na drugim termometrze musimy obliczyć zmianę temperatury wody. Przyjmujemy, że ciepło właściwe wody wynosi:

$c=4200\frac{\text{J}}{\text{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}$

Zmianę temperatury przedstawimy wzorem:

$mc\Delta t=E|:mc$

$\Delta t=\frac{E}{mc}$

Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:

$\Delta t=\frac{31500\text{J}}{0,5\cancel{\text{kg}}\cdot 4200\frac{\text{J}}{\cancel{\text{kg}}{\cdot }^{\circ }\text{C}}}=$

$=\frac{31500\cancel{\text{J}}}{2100\frac{\cancel{\text{J}}}{{}^{\circ }\text{C}}}=15^{\circ }\text{C}$

Początkowa temperatura na termometrze wynosi $t_0=10^{\circ }\text{C}$. Energia została dostarczona do wody, czyli temperatura wzrosła o $15^{\circ }\text{C}$. Wówczas końcowa temperatura wody wynosi:

$t_k=10^{\circ }\text{C}+15^{\circ }\text{C}=25^{\circ }\text{C}$

Na drugim termometrze zaznaczamy brakujący słupek cieczy do temperatury $25^{\circ }\text{C}$.

$\mathbf{b})$

W drugim przypadku mamy do czynienia z cieczą, która oddane energię i wymienia ona z otoczeniem:

$E=6000\text{J}$

W naczyniu znajduje się alkohol etylowy o masie:

$m=100\text{g}=100\cdot 0,001\text{kg}=0,1\text{kg}$

Z tablic fizycznych możemy odczytać, że ciepło właściwe alkoholu etylowego wynosi:

$c=2400\frac{\text{J}}{\text{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}$

Obliczamy zmianę temperatury alkoholu etylowego ze wzoru:

$\Delta t=\frac{E}{mc}$

Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:

$\Delta t=\frac{6000\text{J}}{0,1\cancel{\text{kg}}\cdot 2400\frac{\text{J}}{\cancel{\text{kg}}{\cdot }^{\circ }\text{C}}}=$

$=\frac{6000\cancel{\text{J}}}{240\frac{\cancel{\text{J}}}{{}^{\circ }\text{C}}}=25^{\circ }\text{C}$

Początkowa temperatura na termometrze wynosi $t_0=40^{\circ }\text{C}$. Energia została oddana przez alkohol etylowy, czyli temperatura zmniejszyła się o $25^{\circ }\text{C}$. Wówczas końcowa temperatura alkoholu etylowego wynosi:

$t_k=40^{\circ }\text{C}-25^{\circ }\text{C}=15^{\circ }\text{C}$

Na drugim termometrze zaznaczamy brakujący słupek cieczy do temperatury $25^{\circ }\text{C}$.

 Odpowiedź: 

Uzupełniamy schematy:

$\mathbf{a})$

$\mathbf{b})$