Уроки ЕГЭ

егэцентр.рф

375-08-85

Группа ВК vk.com/ege_center

1. Теплопередача и количество теплоты

Термодинамическое равновесие предполагает наличие в системе механического, теплового и химического равновесий, а также равновесия фаз.

Нулевое (общее) начало термодинамики: изолированная термодинамическая система с течением времени самопроизвольно переходит в состояние термодинамического равновесия и остаётся в нём сколь угодно долго, если внешние условия сохраняются неизменными.

Постулат о транзитивности теплового равновесия: если два тела, разделённые диатермической перегородкой (теплопроницаемой, то есть позволяющей системам обмениваться внутренней энергией, но не пропускающей вещество), находятся в тепловом равновесии между собой, то любое третье тело, находящееся в тепловом равновесии с одним из этих тел, будет находиться также и в тепловом равновесии с другим телом.

Внутренняя энергия складывается из потенциальной энергии взаимодействующих молекул (или атомов) и кинетической энергии их движения: , где – внутренняя энергия ( ), –кинетическая энергия молекул (атомов), которая зависит от скорости их движения и изменяется только при изменении температуры; – потенциальная энергия молекул, которая зависит от промежутков между молекулами и изменяется при изменении температуры и объёма.

Способы изменения внутренней энергии:

• Совершение работы (трение, деформация)

• Испарение и сублимация (внутренняя энергия уменьшается)

• Теплопередача (передача энергии от более нагретого к более холодному телу)

Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.

Теплопроводность – передача энергии при непосредственном контакте поверхностей. Происходит благодаря межмолекулярному взаимодействию, поэтому теплопроводность в твёрдых телах происходит быстрее, чем в жидкостях. В газах она осуществляется ещё медленнее. Теплопроводность через вакуум невозможна.

Конвекция – перемешивание холодных и теплых слоев внутри вещества вследствие силы Архимеда. Тёплые слои жидкости или газа поднимаются, а холодные опускаются. Конвекция осуществляется в жидкостях и газах при наличии силы тяжести (инерциальной силы). Конвекция невозможна в твёрдых телах и состоянии невесомости. Ещё одно условие возникновение конвекции: нагреватели расположены внизу, а охлаждающие тела вверху.

Излучение – передача энергии через электромагнитные волны. Все нагретые тела излучают энергию. Теплопередача за счёт излучения возможна в любой среда, в том числе и в вакууме. Тёмные поверхности хорошо поглощают излучение, но быстро отдают энергию при охлаждении. Зеркальные и светлые поверхности отражают излучение и медленно остывают.

Количество теплоты – мера изменения внутренней энергии вещества в процессе теплопередачи: , где – количество теплоты ( ), – изменение внутренней энергии вещества. Если внутренняя энергия вещества увеличивается, то , если уменьшается – то .

При нагревании или охлаждении вещества количество теплоты пропорционально изменению температуры: , где – изменение температуры (℃, К), а – теплоёмкость вещества .

Есть два вида удельной теплоемкости.

Удельная массовая теплоемкость: теплоемкость вещества на одну единицу массы, т.е. ( ), или

.

Используется для жидкостей и твердых тел.

Удельная молярная теплоемкость: теплоемкость вещества на один моль, т.е. ( ), или

.

Используется для газов.

При сгорании топлива количество теплоты пропорционально массе сгоревшего топлива:

,

где – масса сгоревшего топлива (кг), а – удельная теплота сгорания топлива .

1. От каких макроскопических параметров зависит внутренняя энергия тела

1) только от температуры

2) от температуры и скорости движения тела

3) от температуры тела и расстояния до поверхности Земли

4) от температуры и объёма тела

2. Тело А находится в тепловом равновесии с телом С, а тело В не находится в тепловом равновесии с телом С. Найдите верное утверждение.

1) температуры тел A и C не одинаковы

2) температуры тел A, C и B одинаковы

3) тела A и B находятся в тепловом равновесии

4) температуры тел A и B не одинаковы

3. В состоянии теплового равновесия в термодинамической системе не прекращается

А) изменение температуры частей этой системы.

Б) обмен энергией между молекулами.

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

4. В состоянии теплового равновесия в термодинамической системе прекращается

А) изменение температуры частей этой системы.

Б) обмен энергией между молекулами.

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

5. М еталлический стержень нагревают, поместив один его конец в пламя (см. рисунок). Через некоторое время температура металла в точке А повышается. Это можно объяснить передачей энергии от места нагревания в точку А

1) в основном путем теплопроводности

2) путем конвекции

3) в основном путем излучения и конвекции

4) путем теплопроводности, конвекции и лучистого теплообмена примерно в равной мере

6. В металлическом стрежне теплопередача осуществляется преимущественно путем

1) излучения

2) конвекции

3) теплопроводности

4) излучения и конвекции

7. Н а рисунке показаны три случая расположения двух медных брусков. Теплопередача от одного бруска к другому будет осуществляться

1) только в ситуации 3

2) только в ситуациях 1 и 3

3) только в ситуациях 2 и 3

4) во всех трех ситуациях

8. В кастрюльке с водой, поставленной на электроплитку, теплообмен между конфоркой и водой осуществляется путём

1) излучения

2) конвекции

3) теплопроводности

4) излучения и конвекции

9. Чугунная деталь массой 0,1 кг нагрета до температуры +144 °C и помещена в калориметр, снабжённый термометром. Из-за несовершенства теплоизоляции калориметра за любые 5 минут температура его содержимого уменьшается в 1,2 раза. Что будет показывать термометр (в градусах Цельсия) через 10 минут после начала наблюдения и какое количество теплоты (в Дж) потеряет деталь за 15 минут с начала наблюдения? Установите соответствие между величинами и их значениями. К каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Удельная теплоёмкость чугуна 500 Дж/(кг∙К).

   ВЕЛИЧИНЫ А) показание термометра (в градусах Цельсия) через 10 минут после начала наблюдения Б) количество теплоты (в Дж), потерянное деталью за 15 минут с начала наблюдения

   ИХ ЗНАЧЕНИЯ 1) ≈ 4150 2) 100 3) ≈ 3030 4) ≈ 83

10. Алюминиевая деталь массой 0,1 кг нагрета до температуры +169 °C и помещена в калориметр, снабжённый термометром. Из-за несовершенства теплоизоляции калориметра за любые 7 минут температура его содержимого уменьшается в 1,3 раза. Что будет показывать термометр (в градусах Цельсия) через 14 минут после начала наблюдения и какое количество теплоты (в Дж) потеряет деталь за 21 минут с начала наблюдения? Установите соответствие между величинами и их значениями. К каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Удельная теплоёмкость алюминия 900 Дж/(кг∙К).

    ВЕЛИЧИНЫ А) показание термометра (в градусах Цельсия) через 10 минут после начала наблюдения Б) количество теплоты (в Дж), потерянное деталью за 15 минут с начала наблюдения

    ИХ ЗНАЧЕНИЯ 1) 100 2) ≈ 8290 3) ≈ 77 4) ≈ 6930

11. Т вёрдое тело нагревают. На рисунке приведён график зависимости температуры тела от переданного ему количества теплоты. Масса тела 2 кг. Чему равна удельная теплоёмкость вещества в этом процессе

12. Железному и алюминиевому цилиндрам сообщили одинаковое количество теплоты, что привело к одинаковым изменениям температуры цилиндров. Воспользовавшись таблицами, приведёнными в начале варианта (железо 460 Дж/(кг∙К), алюминий 900 Дж/(кг∙К)), определите примерное отношение масс этих цилиндров . Ответ округлите до целых.

Ответы: 1.1 4; 1.2 4; 1.3 2; 1.4 1; 1.5 1; 1.6 3; 1.7 4; 1.8 2; 1.9 23; 1.10 12; 1.11 500 Дж/(кг∙К); 1.12 2;