Тепловые явления
1. Академик Нетудатти изготовил 1 кг золотого порошка. Достав из печи порошок нагретый до 1000 ˚С, он ссыпал его в сосуд с тремя литрами воды при 10 ˚С. За всем этим наблюдал злоумышленник Шура, которому для полного счастья не хватило немного золотишка, грамм 200. Стоило Нетудатти удалиться, как Шура мгновенно запустил руку в перчатке в сосуд, сгрёб сколько мог порошка и был таков. Хватит ли Шуре для полного счастья вытащенного золота, если известно, что порошок который оказался у Шуры в руке имел t = 70 ˚С, а в сосуде в конце установилась t = 20 ˚С . потерями тепла на нагревание сосуда и окружающего воздуха пренебречь.( св = 4200 Дж / кг ˚С ;
сз = 130 Дж / кг ˚С).
2. В медный сосуд, массой 0,2 кг, налито 150 г воды при температуре 12 ˚С. В воду бросили 50 г льда при температуре 10 ˚С. Какая температура установится в сосуде ? Удельная теплоёмкость меди 380 Дж / кг ˚С, удельная теплота плавления льда
3,4 ·10 5 Дж / кг.
3. На рисунке показано распределение температуры вдоль тонкого однородного теплоизолированного стержня в некоторый момент времени. Как будет меняться распределение температуры в дальнейшем ? Какое распределение установиться через достаточно долгое время ?
4. Холодильник мощностью Р за время τ превратил в лёд u литров воды, которая имела температуру t ˚С. Какое количество тепла за это время выделилось в комнате ?
5. В два калориметра налито по 200 г воды – при температурах +30 ˚С и + 40 ˚С. Из «горячего» калориметра зачерпывают 50 г воды, переливают в «холодный» и перемешивают. Затем, из «холодного» калориметра переливают 50 г воды в «горячий» и снова перемешивают. Сколько раз нужно переливать такую же порцию воды туда – обратно, чтобы разность температур воды в калориметрах стала меньше 1 ˚С ? Потерями тепла в процессе переливания и теплоёмкостью калориметра пренебречь.
6. В ведре при температуре 0 ˚С находится смесь воды со льдом. Масса смеси 10 кг. Ведро внесли в комнату и сразу же начали измерять температуру смеси. Получившийся график зависимости t ( τ) изображён на рисунке. Определите, сколько льда было в ведре, когда его внесли в комнату. Теплоёмкостью ведра пренебречь. Удельная теплоёмкость воды 4,2 кДж / кг К, удельная теплота плавления льда 330 кДж / кг.
t, ˚С
2
1
τ мин
0
10 20 30 40 50 60
7. В калориметре находится вода массой 400 г при 5 ˚С. К ней долили ещё 200 г воды с температурой 10 ˚С и положили 400 г льда при температуре – 60 ˚С. Какая температура установится в калориметре. Как изменится количество льда ? Теплоёмкость калориметра пренебречь.
8. В электрический чайник налили 0,8 л холодной воды при температуре 10ْ С. Через время 4 мин после включения чайника вода закипела. Через какое время в том же чайнике закипит теплая вода объёмом 2 л, взятая при температуре 30 ْ С ? Потерями теплоты пренебречь.
9. В калориметр, содержащий 2,35 кг воды при температуре Т1 = 293 К, опускают кусок олова, нагретого до температуры Т 2 = 503 К. После установившегося равновесия температура воды в калориметре повысилась на ΔТ = 15 К. Определите массу олова. Удельная теплоёмкость олова сол = 259 Дж / (кг К). Теплоёмкостью калориметра и испарением воды пренебречь.
10. В латунном сосуде массой 0,2 кг находится анилин массой 0,4 кг при температуре
10 ْС. В сосуд долили 0,4 кг анилина, имевшего температуру 31ْ С. После установления теплового равновесия, температура в сосуде оказалась равной 20 ْС. Найдите удельную теплоёмкость анилина. Удельную теплоёмкость латуни считать равной 389 Дж / (кг К). Потерями теплоты пренебречь.
11. В сосуд с нагревателем поместили один килограмм льда, взятого при температуре
– 40 ْС. При своей работе нагреватель каждую минуту сообщает содержимому сосуда 8400 Дж. Через некоторое время температура в сосуде достигла + 60ْ С. Начертите график зависимости температуры содержимого сосуда от времени. Потерями теплоты и теплоёмкостью сосуда пренебречь.
12. Для расплавления 1000 кг стали используется электропечь мощностью Р = 100 кВт. Сколько времени продолжается плавка, если слиток для начала плавления надо нагреть на ΔТ = 1500 К ? Удельная теплоёмкость стали сст =500 Дж / (кг К), удельная теплота плавления стали λст =2,7 10 5 Дж / кг.
13. К чайнику с кипящей водой каждую секунду подводится количество теплоты равное 1130 Дж. При этом оказалось, что за секунду масса воды в чайнике уменьшается на 0,4 г. Какая доля подводимой теплоты теряется ?
14. В медном калориметре массой 400 г находится вода массой 500 г при температуре
40 ْС. В калориметр помещают кусок льда при температуре – 10 ْС. Когда установилось тепловое равновесие, оказалось, что в калориметре остался нерасплавленный лед массой 75 г. Определите начальную массу льда. Удельная теплоёмкость меди с м = 400 Дж / (кг К)
15. В кастрюлю налили холодной воды при температуре 10 С и поставили на электроплитку. Через время 10 мин вода закипела. Через какое время она полностью испарится ?
16. Рассчитайте с какой высоты должна упасть капля воды, чтобы при ударе полностью испариться. Сопротивление среды и энергию, пошедшую на разрушение поверхности капли не учитывать.