Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1301 вуз, 5075 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:
экзамен тепловые явления.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
3.8 Mб
Скачать
☆
►Содержание►

Тройная точка

Можно создать условия, при которых пар, жидкость и твёрдое состояние могут попарно существовать в равновесии. Могут ли находиться в равновесии все три состояния? Такая точка на диаграмме давление 

–

 температура существует, её называют тройной.

Если поместить в закрытый сосуд, в котором создан вакуум, при 0 °С воду с плавающим льдом, то в свободное пространство начнут поступать водяные (и «ледяные») пары.

Начало формы

При давлении 4,6 мм рт. ст. испарение прекратится, и наступит состояние насыщения. Теперь три фазы –

–

лёд, вода и пар 

–

 будут в состоянии равновесия. Эта и есть тройная точка.

Соотношения между различными состояниями наглядно показывает диаграмма для воды, изображённая на рисунке.

Кривые на рисунке 

–

 это кривые равновесия между льдом и паром (кривая (в)), льдом и водой (кривая (а)), водой и паром (кривая (б)). По вертикали, как обычно, откладывается давление, по горизонтали 

–

 температура.

Три кривые пересекаются в тройной точке и делят диаграмму на три области: лёд, вода и водяной пар.

Диаграмма состояния позволяет дать ответ на вопрос, какое агрегатное состояние вещества достигается в равновесии при определённом давлении и определённой температуре.

Если в условия, соответствующие области «лёд» на графике, поместить воду или пар, то они станут льдом. Если для жидкости или твёрдого тела создать условия, соответствующие области «пар», то получится пар, а условия области «вода» приведут к тому, что пар будет конденсироваться, а лёд 

–

 плавиться.

Диаграмма существования фаз позволяет сразу же ответить на вопрос, что произойдет с веществом при нагревании или сжатии.

На рисунке изображены две такие линии, одна из них (линия (1)) 

–

 это нагревание при нормальном давлении. Линия лежит выше тройной точки. Поэтому она пересечёт сначала кривую плавления, а затем, за пределами чертежа, и кривую испарения. Лёд при нормальном давлении расплавится при температуре 0 °С, а образовавшаяся вода закипит при 100 °С.

Иначе будет обстоять дело для льда, нагреваемого при очень небольшом давлении, скажем, чуть ниже 4,6 мм рт. ст.

Процесс нагревания изобразится линией, идущей ниже тройной точки. Кривые плавления и кипения не пересекаются этой линией. При таком незначительном давлении нагревание приведёт к непосредственному переходу льда в пар, твёрдое вещество будет прямо превращаться в пар.

Тройной точкой воды называют такие значения температуры и давления, при которых вода находится одновременно

  

 1) 

только в жидком и газообразном состояниях

  

 2) 

только в твёрдом и газообразном состояниях

  

 3) 

только в жидком и твёрдом состояниях

  

 4) 

в твёрдом, жидком и газообразном состояниях

Конец формы

 

Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится на полке, висящей на высоте 80 см относительно стола. Внутренняя энергия воды в стакане на столе

  

 1) 

равна внутренней энергии воды на полке

  

 2) 

больше внутренней энергии воды на полке

  

 3) 

меньше внутренней энергии воды на полке

  

 4) 

равна нулю

Начало формы

Какое количество теплоты потребуется для плавления олова массой 25 г, взятого при температуре 32 °С?

  

 1) 

1334 Дж

  

 2) 

1475 Дж

  

 3) 

2625 Дж

  

 4) 

3200 Дж

Конец формы

 

DC38BE

Начало формы

Два шара одинакового объёма, изготовленные соответственно из цинка и меди, были нагреты на 50 оС. При этом на нагревание медного шара энергии потребовалось

  

 1) 

больше, так как масса медного шара больше

  

 2) 

больше, так как удельная теплоёмкость меди больше

  

 3) 

меньше, так как масса медного шара меньше

  

 4) 

меньше, так как удельная теплоёмкость меди меньше

Конец формы

 

Начало формы

Для плавления стального бруска, нагретого до температуры плавления, потребовалось количество теплоты 608,4 кДж. Объём бруска примерно равен

  

 1) 

86 см3

  

 2) 

100 см3

  

 3) 

860 см3

  

 4) 

1000 см3

Конец формы

 

E19B1D

Начало формы

При опускании в стакан с горячей водой деревянной и алюминиевой ложек быстрее нагревается

  

 1) 

алюминиевая ложка, так как плотность алюминия больше

  

 2) 

алюминиевая ложка, так как теплопроводность алюминия выше

  

 3) 

деревянная ложка, так как плотность дерева меньше

  

 4) 

деревянная ложка, так как теплопроводность дерева ниже

Конец формы

 

В сосуд с водой положили кусок льда. Каково отношение массы воды к массе льда, если весь лёд растаял и в сосуде установилась температура 0 °С? Теплообменом с окружающим воздухом пренебречь. Начальную температуру воды и льда определите из графика зависимости температуры от времени для воды и льда в процесс теплообмена.

 

  

 1) 

2,38

  

 2) 

1,42

  

 3) 

0,42

  

 4) 

0,3

Начало формы

Автомобиль массой 2,3 т равномерно движется по горизонтальной дороге. Определите путь, пройденный автомобилем, если при средней силе сопротивления движению, равной 0,03 веса автомобиля, двигатель израсходовал 15 л бензина. КПД двигателя равен 20%.

Конец формы

 

E583F6

Начало формы

В стакан, содержащий 42 г льда при температуре 0 °С, налили воду, имеющую температуру 33 °С. Какова масса налитой воды, если весь лёд растаял и в стакане установилась температура 0 °С? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

  

 1) 

142 г

  

 2) 

100 г

  

 3) 

30 г

  

 4) 

17,6 г

Конец формы

 

E8F090

Начало формы

Как пьют кошки

При питье (лакании) кошки создают намного меньше брызг, чем собаки. Учёные заинтересовались причиной этого и выяснили, что физические основы процесса лакания кошек и собак совсем разные.

Чтобы выяснить, как кошки лакают, была использована высокоскоростная камера, которая показала, что кончик языка кошки загибают не вперёд, что кажется логичным, а назад, то есть животные вовсе не пользуются языком как ложкой. Также выясняется, что язык кошек практически не проникает ниже поверхности жидкости, а только лишь слегка касается её. В отличие от кошек, собаки черпают жидкость, делая из языка подобие ложки.

Когда загнутый назад кончик языка кошки дотрагивается до жидкости, некоторая её часть прилипает к поверхности языка. Жидкость смачивает поверхность языка кошки, так как силы взаимодействия между молекулами жидкости и поверхностью языка больше, чем силы взаимодействия молекул жидкости друг с другом. Затем язык очень быстро поднимается и увлекает за собой жидкость. Таким образом, между языком и поверхностью вытягивается столбик жидкости, непрерывно меняющий длину и толщину.

И

Рис. 1
кошке нужно знать оптимальную высоту столбика.В тот момент, когда столбик жидкости имеет наибольшую толщину, кошка закрывает рот, откусывая верхнюю часть столбика. Если кошка рано закроет рот, ей достанется меньше жидкости, а если поздно, то жидкость упадёт обратно.

Учёным удалось построить действующую модель лакающей кошки. Для этого был сделан механизм с закреплённой на нём пластинкой, способный касаться поверхности воды и поднимать пластинку после касания на заданную высоту (рис. 1). С помощью высокоскоростной кинокамеры учёные установили, что при увеличении площади пластины увеличивается высота столбика захватываемой жидкости и уменьшается частота «лакания». На основе полученных данных биологи пришли к выводу, что львы и тигры должны лакать так же, как домашние кошки, только с другой скоростью. Анализ натурных видеосъёмок, проведённых биологами, доказал правильность модели.

Смачивающая жидкость изображена на рисунках

А

Б

В

Г

Д

Е

 

  

 1) 

А и Д

  

 2) 

Б и В

  

 3) 

А, Б и Е

  

 4) 

В, Г и Д

Конец формы

 

EA5F7B

Начало формы

В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица.

Таблица

Вещество

Плотность в твёрдом состоянии*, 

г

см

3

Температура плавления, °С

Удельная теплота плавления, 

кДж

кг

Алюминий

2,7

660

380

Медь

8,9

1083

180

Свинец

11,35

327

25

Серебро

10,5

960

87

Цинк

7,1

420

120

* Плотность расплавленного металла считать практически равной его плотности в твёрдом состоянии.

 

Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

  

 1) 

Кольцо из серебра нельзя расплавить в алюминиевой посуде.

  

 2) 

Алюминиевая проволока утонет в расплавленном цинке.

  

 3) 

Для плавления 3 кг цинка, взятого при температуре плавления, потребуется такое же количество теплоты, что и для плавления 2 кг меди при её температуре плавления.

  

 4) 

Свинцовый шарик будет плавать в расплавленной меди при частичном погружении.

  

 5) 

Плотность алюминия почти в 3 раза больше плотности меди.

Конец формы

 

Какое количество теплоты выделится при остывании и дальнейшей кристаллизации воды массой 10 кг, взятой при температуре 10 °С?

  

 1) 

420 кДж

  

 2) 

3300 кДж

  

 3) 

3510 кДж

  

 4) 

3720 кДж

Начало формы

Чайник включён в сеть напряжением 220 В. Чему равна масса воды, которую можно за 10 мин нагреть в этом чайнике от 20 °С до кипения, если сила тока, протекающего через его нагреватель, 7 А? КПД чайника 80%.

Конец формы

 

F0A6D6

Начало формы

Два одинаковых бруска льда внесли с мороза в тёплое помещение. Первый брусок завернули в шерстяной шарф, а второй оставили открытым. Какой из брусков будет нагреваться быстрее? Ответ поясните.

Конец формы

 

F1B981

Начало формы

Вывод о том, что скорость испарения жидкости зависит от площади её поверхности, можно сделать на основе следующего наблюдения:

  

 1) 

вода, налитая в блюдце, оставленное в тёплом помещении, испаряется быстрее, чем вода такой же массы, налитая в стакан, поставленный в холодильник

  

 2) 

вода, налитая в стакан, стоящий на столе в тёплой комнате, испаряется медленнее, чем вода такой же массы и температуры, налитая в блюдце, стоящее в той же комнате

  

 3) 

эфир, налитый в блюдце, стоящее в тёплой комнате, испаряется быстрее, чем вода такой же массы, налитая в стакан, поставленный в холодильник

  

 4) 

эфир, налитый в блюдце, поставленное на ветру, испаряется быстрее, чем эфир такой же массы, налитый в стакан, поставленный в защищённом от ветра месте при одинаковой температуре

Конец формы

 

F1EB4A

Начало формы

Один стакан с водой стоит на столе в тёплом помещении, другой с таким же количеством воды 

–

 в холодильнике. Внутренняя энергия воды в стакане, стоящем в холодильнике,

  

 1) 

равна внутренней энергии воды в стакане, стоящем на столе

  

 2) 

больше внутренней энергии воды в стакане, стоящем на столе

  

 3) 

меньше внутренней энергии воды в стакане, стоящем на столе

  

 4) 

равна нулю

Конец формы

 

F25157

Начало формы

Чайник включён в цепь напряжением 220 В. Чему равна сила тока в нагревателе чайника, если за 10 мин в этом чайнике нагревается 2,2 кг воды от 20 °С до кипения? КПД чайника 80%.

Конец формы

 

F98549

Начало формы

Необходимо проверить гипотезу о том, что количество теплоты, требуемое для плавления тела, зависит от химического состава вещества, из которого оно сделано. Плотность сплава 

№

 2 в 2 раза меньше плотности сплава 

№

 1. Все тела нагреты до их температуры плавления. Какую пару тел следует выбрать для проверки этой гипотезы?

 

 

Вещество тела

Объём

Тело 1

Сплав 

№

 1

8 см3

Тело 2

Сплав 

№

 1

4 см3

Тело 3

Сплав 

№

 2

8 см3

Тело 4

Сплав 

№

 2

4 см3

 

  

 1) 

1 и 2

  

 2) 

1 и 3

  

 3) 

1 и 4

  

 4) 

2 и 3

Конец формы

Начало формы

А. Диффузию можно наблюдать в газах.

Б. Скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества.

  

 1) 

только А

  

 2) 

только Б

  

 3) 

оба утверждения верны

  

 4) 

оба утверждения неверны

Конец формы

 

FE161F

Начало формы

Пузырьковая камера

Жидкость, очищенная от микропузырьков воздуха (центров парообразования), может длительное время существовать при температуре, превышающей температуру кипения. Такая жидкость называется перегретой. Перегретая жидкость находится в неустойчивом состоянии, и процесс закипания в ней может развиваться взрывообразно, если в жидкость попадают частицы, которые могут служить центрами парообразования. Например, если через перегретую жидкость пролетает заряженная частица, то образующиеся вдоль траектории ионы становятся центрами парообразования. На основе этого эффекта, открытого Д. Глезером, в 1953 году была создана пузырьковая камера – прибор для регистрации элементарных частиц. Траектория (трек) заряженной частицы, пролетающей через камеру с перегретой жидкостью, видна на фотографии как линия, вдоль которой образуются пузырьки.

Состояние перегретой жидкости в камере достигается за счёт быстрого понижения давления до значения, при котором температура жидкости оказывается выше температуры кипения (при этом же давлении). В этот момент частицы впускаются в камеру, камера освещается, и треки фотографируются. После фотографирования давление в камере поднимается, пузырьки исчезают, и камера снова готова к действию. Весь цикл работы составляет менее 1 секунды.

Длина трека частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии частицы и плотности среды, в которой проходит движение. Длина трека увеличивается с возрастанием начальной энергии частицы и уменьшением плотности среды. При одинаковой начальной кинетической энергии тяжёлые частицы обладают меньшими скоростями, чем лёгкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с атомами среды более эффективно и быстрее растрачивают имеющийся у них запас энергии, то есть длина их трека будет меньше.

При помещении камеры в магнитное поле на заряженную частицу будет действовать сила Лоренца, и трек частицы будет искривляться. Радиус кривизны трека зависит от импульса и заряда частицы.

При помещении пузырьковой камеры в магнитное поле изменяется

  

 1) 

кинетическая энергия частицы

  

 2) 

длина трека частицы

  

 3) 

траектория движения частицы

  

 4) 

заряд частицы

Конец формы

Начало формы

Автомобиль массой 2,3 т равномерно движется по горизонтальной дороге. Определите объём бензина, необходимого для прохождения 142 км пути, если средняя сила сопротивления движению равна 0,03 веса автомобиля. КПД двигателя равен 20%.

Конец формы

 

031271

Начало формы

В стакан, содержащий 42 г льда при температуре 0 °С, налили 100 г воды. Какова начальная температура воды, если весь лёд растаял и в стакане установилась температура 0 °С? Теплообменом с окружающим воздухом пренебречь

  

 1) 

80 °С

  

 2) 

42 °С

  

 3) 

33 °С

  

 4) 

13 °С

Конец формы

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности