Тема 2.4. Термодинамика.

11. В медный котел массой 6 кг, содержащий 20,5 л воды при 19⁰С, вылито расплавленное олово при температуре 232⁰С. При этом 0,1 кг воды испарилось, оставшаяся же вода приобрела температуру 32⁰С. Определить массу олова.

Дано: mм=6 кг Vв=20,5 л tв=190С tол=2320С mв1=0,1 кг  =320С	СИ =20,5·10-3м3 Tв=292К Tол=505К =305К	Решение: Подобные задачи решаются с помощью уравнения теплового баланса: Рассмотрим процессы, происходящие в системе: Олово кристаллизуется (т.к. взято при температуре плавления): Твердое олово остывает: Медный котел нагревается: Часть воды массой mв1 нагревается до температуры кипения и испаряется: Оставшаяся часть воды, массой mв2= mв - mв1 нагревается: mв находим, зная объем воды и её плотность:
mол – ?
Подставляем выражения в уравнение теплового баланса и выражаем неизвестное: Ответ: mол≈13 кг.

12. В стеклянную колбу массой 50 г, где находилось 185 г воды при 20⁰С, влили некоторое количество ртути при 100⁰С, и температура воды в колбе повысилась до 22⁰С. Определить массу ртути. Удельные теплоемкости: ртути 125 Дж/кг·К, воды 4187 Дж/кг·К, стекла 840 Дж/кг·К.

(Ответ: m=0,168 кг)

13. Чтобы нагреть 1,8 кг воды от 18⁰С до кипения на горелке с КПД 25% потребовалось 92 г горючего. Какова удельная теплота сгорания топлива? Удельная теплоемкость воды С=4190 Дж\кг∙К, температура кипения воды 100⁰С.

(Ответ: q=2,7·10⁷ Дж/кг)

Раздел 3. Основы электростатики и электродинамики. Тема 3.1. Электростатика.

14. Определите электроемкость плоского конденсатора, состоящего из двух металлических пластин и стеклянной пластины, заполняющей пространство между ними, если площадь пластин равна 15 см², расстояние между пластинами равно 5 мм. Диэлектрическую проницаемость стекла принять равной 5.

(Ответ: С=1,3275·10^-11 Ф)

15. Определите емкость батареи конденсаторов, соединенных по схеме, изображенной на рисунке 1, если емкость каждого конденсатора 5 пФ. Найдите q_1, q_2, q_3, если U=200 В.

Рисунок 1

(Ответ: С=1,875·10^-12 Ф, q₁=q=3,75·10^-10 Кл_, q₂=q₃=2,5·10^-10 Кл)

Тема 3.2. Законы постоянного электрического тока.

16. Резисторы сопротивлением R₁=19 Ом, R₂=4 Ом, R₃=3 Ом, R₄=9 Ом, U=220 В соединены в цепь как показано на рисунке 2. Найдите сопротивление цепи R, токи I, I₁, I₂, I₃, I₄ и стоимость израсходованной электроэнергии за 3 часа работы при тарифе 70 коп/кВт·ч. Какое количество тепла выделится в цепи за 3 часа работы?

Дано: R1=19 Ом R2=4 Ом R3=3 Ом R4=9 Ом U=220 В Δt=3 ч	СИ =10800 с	Решение: 1) Сопротивления R3 и R4 соединены последовательно, поэтому: 2) R2 с участком R3,4 соединены параллельно: 3) R1 с участком R2,3,4 соединены последовательно: 4) Общую силу тока в цепи находим по закону Ома для участка цепи:
1)R, I, I1,I2,I3,I4 –? 2)Стоимость электроэнергии, израсходованной цепью за 3 часа работы при Тарифе 70 коп/кВт·час. 3) Q-?
5) Ток I1=Iобщ=10 А (последовательное соединение) Ответ: Rобщ=22 Ом, Iобщ=I1=10 А, I2=7,5 А, I3=I4=2,5 А, Стоимость=4 руб.  62 коп., Q=24 МДж.

17. Нить лампы накаливания сделана из вольфрама. Как изменится сопротивление нити, если она нагрелась на 3000 К? При 0⁰С длина нити 5 см, площадь поперечного сечения 0,2 мм². Тепловым расширением пренебречь. Температурный коэффициент вольфрама 0,005 1/К, удельное сопротивление вольфрама 5,3·10^-8 Ом·м.

(Ответ: R₂=0,212 Ом)