<<Предыдущая страница.

Е.А. Царева 

Раздел 3. Мир теплоты.

  3.9. Задачи для самостоятельного решения.

 

  1. Температура плавления стали 14000С. При сгорании пороха в канале ствола орудия температура достигает 36000С. Почему ствол орудия не плавится при выстреле?
  2. Если в воду при температуре t = 00С бросить кусок льда при t = - 220C, произойдет заметное увеличение массы льда. Процесс кристаллизации воды сопровождается выделением значительного количества теплоты. Почему же при этом вода не нагревается?
  3. В кастрюле кипит вода, и в ней варятся макароны. Кипит ли вода в трубках  макарон?
  4. Бутылку из пластмассы на 9/10 ее объема заполнили кипятком и закрыли пробкой. Почему, если воду в бутылке встряхнуть, пробка может вылететь? (Гидравлический удар на пробку отсутствует.)    
  5. В двух одинаковых чайниках, поставленных на одинаковые горелки, кипит вода. У одного из них крышка часто подпрыгивает, а у другого неподвижна. Почему?
  6. При изготовлении льда в домашнем холодильнике потребовалось 5 минут для того, чтобы охладить воду от 4 до 00С, и еще 1 час 40 минут для того, чтобы она превратилась в лед, температура которого 00С? Чему равна удельная теплота плавления льда?
  7. В воду массой 1,5 кг положили лед, температура которого 00С. Начальная температура воды 300С. Сколько нужно взять льда, чтобы он весь растаял?
  8. В калориметре находятся лед и вода при температуре 00С. Масса льда и воды одинакова и равна  500 г. В калориметр вливают воду массой 1 кг при температуре 500С. Какая температура установится в нем?
  9. В углубление, сделанное во льду, вливают свинец. Сколько было взято свинца, если он остыл до температуры 00С и при этом растопил лед массой 270 г? Начальная температура льда 00С, свинца 4000С.
  10. В термос с водой поместили лед при температуре 100С. Масса  воды 400г, масса льда 100 г, начальная температура воды 200С. Определите окончательную температуру в термосе.
  11. В медном сосуде массой 400 г находится вода массой 500 г при температуре 400С. В воду бросили кусок льда при температуре 100С. Когда установилось тепловое равновесие, остался нерасплавленный лед массой 75 г. Определить начальную массу льда. 
  12.  Кусок льда массой 700 г поместили в калориметр с водой. Масса воды 2,5 кг, начальная температура 50С. Когда установилось тепловое равновесие, оказалось, что масса льда увеличилась на 64 г. Определить начальную температуру льда.
  13. В калориметр с водой объемом 1 л опустили мокрый снег. Масса снега 250 г, начальная температура воды 200С. После плавления снега температура воды в калориметре стала равной 50С. Сколько воды содержалось в снеге?
  14. Для опытного определения удельной теплоты парообразования воды сухой пар, температура которого 1000С, пропустили через воду, налитую в медный калориметр. Масса воды 400 г, масса калориметра 200 г. После этого масса воды в калориметре возросла до 421 г, а температура воды повысилась от 100С до 400С. Какое значение теплоты парообразования было получено?
  15. В калориметр, содержащий лед массой 100 г при температуре 00С, впустили пар, температура которого 1000С. Сколько воды окажется в калориметре после того, как весь лед растает.
  16. Почему пар обжигает сильнее воды той же температуры?
  17. Холодильник, потребляющий мощность Р за время t превратил в лед воду, имевшую массу m и температуру t. Какое количество теплоты выделит холодильник в комнате за это время при условии, что его теплоемкостью можно пренебречь.
  18. При соблюдении некоторых предосторожностей воду можно переохладить, т.е. охладить ниже 00С. Пробирку, содержащую 12 г переохлажденной воды с температурой 50С, встряхивают. При этом часть воды замерзает. Какова масса образовавшегося льда?
  19. В калориметр, содержащий 1,5 кг воды при температуре 200С, положили 1,0 кг льда, имеющего температуру 100С. Какая температура установится в калориметре?
  20. Решить задачу 19 при: а) массе льда 1,10 кг; б) массе льда 8,0 кг. Остальные числовые значения в условии не изменяются. Определить в каждом случае суммарный объем вещества в калориметре после установления теплового равновесия. 
  21. Железнодорожная линия проложена из рельсов длиной 20 м в день, когда температура составляла 50С. Между рельсами оставлены зазоры 1 см. При какой температуре рельсы сомкнутся? (Коэффициент линейного расширения стали равен 11 106 К-1).
  22. Определить отношение длин двух стержней , сделанных из различных материалов с коэффициентами линейного расширения и , чтобы при любой температуре разность их длин оставалась постоянной.
  23. Диаметр колеса паровоза при температуре 00С составляет 2 м. Определить разность числа оборотов колеса летом при температуре 350С и зимой при температуре 250С на пути перегона 200 км. Коэффициент линейного расширения 1,2 10-5К-1.

 

Обязательные задания: 2, 5, 6, 7, 11, 13, 15, 17, 18, 20, 21

Критерии оценок:  зачет - 6 - 7 задач,

4 - 8 10 задач,

5 - 11 задач.

 

Решения, ответы, указания.

 

  1. Сгорание заряда пороха при выстреле происходит довольно быстро, и ствол орудия не успевает  прогреться до температуры плавления.
  1. Нет. Чтобы вода в полости макарон кипела, ей необходимо сообщать тепло от более нагретого тела. Вода в кастрюле не может быть нагретой выше температуры кипения. Поэтому температура воды в полости макарон может лишь сравниться с температурой воды в кастрюле.
  2. Пробка может вылететь потому, что при встряхивании увеличивается поверхность испарения. А это влечет за собой увеличение давления пара.
  1. 3,36 105 Дж/кг.
  2. 0,57 кг.
  3. 5,30С.
  4. 1,2  кг.
  5. 00С. не растает еще 5 г льда.
  6. 0,327 кг.
  7. -500С
  8. 75 г.
  9. 2,3 106 Дж/кг.
  10. 112 г.
  11. При охлаждении, например, на 10С одной капли кипятка выделяется во много раз меньше количества теплоты, чем выделяется лишь при конденсации пара той же массы и температуры, что и капля воды.
  12.  Q = Pt + mc(t 0) + lm, где с удельная теплоемкость воды, l - удельная теплота кристаллизации.
  13. 0,76 г.
  14. 00С.
  15. а) Q = 13,50С, =1,6 л;

б) Q = 00С, = 10,4 л.

21.                 50,50С.

22.                

22,9 оборота.

Используются технологии uCoz