Задания необходимо решать вручную, высылать на почту ff-ngpu@yandex.ru Для зачета нужно набрать 30 баллов фотографировать и Задание 1. «Тепловые явления» Задачи для самостоятельного решения (2 балла). При решении задач обратите внимание на демонстрационные примеры, рассмотренные выше. У многих задач общая задачная ситуация с измененными данными и вопросом задачи. Постарайтесь решить задачи в соответствии с основными подходами к составлению уравнения баланса теплот. Задача 1. В кастрюлю налили холодной воды при температуре 15 °С и поставили на электроплиту. Через 15 мин вода закипела. Через какое время после этого она выкипит полностью? Масса кастрюли намного меньше массы воды. Ответ: 96,6 мин. Задача 2. Доли спирта и керосина в топливной смеси равны соответственно 30 % и 70 %. Определите удельную теплоту сгорания смеси. Ответ: 40 МДж/кг. Задача 3. КПД автомобильного двигателя равен 42%, мощность равна 54 кВт. Определите расход бензина при скорости 72 км/ч на 100 км. Ответ: 20 л. Задача 4. Определите, какая часть механической энергии пули при ударе о преграду превращается во внутреннюю энергию, если пуля полностью расплавилась. Скорость пули в момент удара 500 м/с, температура пули до удара 200 °С. Ответ: 66%. Задача 5. Свинец, взятый при температуре плавления, вливают в углубление, сделанное во льду. Определите массу влитого свинца, если он растопил лед массой 270 г? Температура льда не изменяется и равна 0 °С. Ответ: 1,34 кг. Задача 6. В стальном калориметре массой 100 г находилась вода массой 150 г при температуре 15 °С. В калориметр поместили деталь массой 226 г, нагретую в кипящей воде. Когда установилось тепловое равновесие, температура в калориметре оказалась равной 35°С. Определите удельную теплоемкость бруска и материал, из которого он сделан1. Ответ: 920 Дж . кг · С Задача 7. Электрон агреватель поочередно нагревает различные жидкости в калориметре. На рисунке 5 представлены графики зависимости температуры жидкостей от времени. В первом опыте калориметр содержал воду массой 3 кг, в втором – неизвестное количество воды, в третьем – неизвестную жидкость массой 4,76 кг. Определите Рисунок 1.5. График к задаче 7. массу воды во втором опыте и неизвестную жидкость по таблице удельных теплоемкостей веществ. Ответ: 1,3 кг; 1700 Дж . кг · С Задача 8. Лед массой 900 г положили в калориметр с водой. Начальная температура воды 5 °С, масса 2,0 кг,. После установления теплового равновесия масса льда: а) увеличилась на 50 г; б) уменьшилась на 50 г. Определите начальную температуру льда. Теплоемкостью калориметра и тепловыми потерями пренебречь. Ответ: а) – 31 °; б)-13,4 °С. Задача 9. Нагретый стальной куб положили на лед, и куб полностью погрузился в лед. Определите, до какой температуры был нагрет куб? Температура льда 0 °С, тепловыми потерями пренебречь. Ответ: 84 °С. 1 В этой задаче и последующих подобных задачах теплообменом с окружающей средой пренебречь. Задача 10. Ванну объемом 200 л необходимо заполнить водой с температурой 36 °С. Для этого используется вода с температурой 80 °С и лед с температурой –20 °С. Найдите массу льда, который нужно положить в ванну. Теплоемкостью ванны и потерями тепла пренебречь. Ответ: 52 кг. Задача 11. В калориметре при температуре 0 °С находятся вода массой 800 г и лед массой 200 г. Какая температура установится в калориметре, если долить в него а) 100 г кипятка; б) 500 г кипятка? Ответ: а) 0 °С; б) 23 °С. Задача 12. Лед массой 200 г находится в калориметре при температуре 0 °С. В калориметр впустили пар при температуре 100°С. Определите массу воды в калориметре, при условии, что весь лед растаял, а температура по-прежнему равна 0 °С. Ответ: 224 г. Задача 13. Лед массой 600 г находится в калориметре при температуре – 10 °С. В калориметр впустили пар массой 90 г при температуре 100°С. Какая температура установится в калориметре? Ответ: 11 °С. Задача 14. Вода массой 400 г находится в медном сосуде массой 300 г при температуре 40 °С. В воду бросили кусок льда при температуре – 14 °С. После установления теплового равновесия остался нерасплавленный лед массой 80 г. Какова начальная масса льда? Ответ: 271 г. Задача 15. В латунном калориметре массой 200 г находится снег массой 150 г при температуре – 20 °С. Определите массу водяного пара с температурой 100 °С, необходимого для того, чтобы весь снег растаял. Ответ: 21 г. Решите задачи высокого уровня сложности (3 балла) Задача 16. Через воду, налитую в медный калориметр массой 150 г пропустили водяной пар при 100 °С. Масса воды после этого возросла от 300 г до 315 г, а температура повысилась от 20 до 50 °С. Какое значение удельной теплоты парообразования можно получить на основании этих данных? Ответ: 2,32·106 Дж . кг Задача 17. В пустой калориметр налили стакан кипятка и поместили кусок льда. Кипяток превратился в лед с температурой 0 °С. Когда в калориметр налили еще 9 таких же стаканов кипятка, весь лед превратился в воду с температурой 0 °С. Определите начальную температуру льда. Ответ: – 35 °С. Задача 18. За один час три литра молока в пустом холодильнике остыли от 20 °С до 8 °С, при этом средняя мощность отдачи холодильником теплоты на кухню равна 500 Вт. Определите среднюю мощность потребления энергии холодильником от сети. Плотность молока 1030 кг/м3, удельная теплоемкость ≈ 4000 Дж/ (кг· °С). Ответ: 459 Вт. Задача 19. На раскалённую алюминиевую сковородку массой 400 г вылили 200 г воды с температурой 23 °C. Сразу после контакта сковородки с водой в процессе кипения испарилось 20 г воды. Определите начальную температуру сковородки. Ответ: 401 °С. Задача 20. В воду, имеющую температуру 10 °С, опускают тело, нагретое до температуры 100 °С. При этом установилась общая температура 50 °С. Какой станет температура воды, если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще два таких же тела, нагретых до температуры 100 °С? Три? Сколько тел нужно перенести, чтобы температура воды стала равна 90 °С? Тепловыми потерями пренебречь. Ответ: 73,5 °С; 78,6 °С; 10 . Задача 21. Лед, помещенный в калориметр, нагревают с помощью нагревателя. График зависимости температуры от подводимого количества теплоты приведен на рисунке. Начальная температура льда – 40 °С. Определите по данным графика Рисунок 1.6. График к задаче 6 удельную теплоту плавления льда. Теплоемкостью сосуда можно пренебречь. Процесс происходит при нормальном атмосферном давлении. Ответ: 336 кДж кг Задача 22. Два сосуда разделены теплопроводящей стенкой и помещены в калориметр. В первый сосуд наливают жидкость массы m1 и удельной теплоёмкости c1, а во второй – m1, c1 m2, c2 жидкость массы m2 удельной теплоёмкости c2. Определите массу m2 жидкости, если известно, что после установления теплового равновесия первая жидкость нагрелась на 1/3 от начальной разницы температур. c1 m1 . Ответ: m2 2c 2 Задача 23. В калориметре находится лед массой 200 г при температуре 0 °С. В калориметр впускают пар температурой 100 °С. Определите массу образовавшейся воды, при условии, что весь лед растаял. Конечная температура в калориметре равна 0 °С. Ответ: 225 г. Задача 24. В калориметре находится вода массой 500 г при температуре 4 °С. К ней долили 150 г воды с температурой 15 °С и положили 400 г льда с температурой – 60 °С. Определите установившуюся температуру в калориметре и количество льда в конце процесса теплообмена. Ответ: 0 °С; масса льда увеличится до 498 г. Задача 25. Из сосуда, в котором находится вода при 0 °С, быстро откачивают воздух. Вода при этом замерзает. Определите, какая часть воды при этом испарилась. Удельная теплота парообразования воды при 0 °С равна 2,5 МДж/кг. Ответ: 12 %. Задача 26. Два одинаковых кусочка льда движутся навстречу друг другу с равными скоростями и при столкновении превращаются в воду. Определите минимальную скорость льдинок перед ударом. Температура льдинок перед ударом – 15 °С. Ответ:854 м/с.