не сорт физика / Методички / курсы5 / курсы5

Контрольная работа № 5

Вариант 1

5.1.1. В калориметр, теплоемкость которого 42 Дж/К, содержащий 270 г воды при 12 ⁰С, опустили кусок алюминия массой 200 г, нагретый до 100 ⁰С. Температура теплового равновесия 23 ⁰С. Определить удельную теплоемкость алюминия. Удельная теплоемкость воды равна 4190 Дж/(кг×К).

5.1.2. Какую мощность развивает велосипедный мотор, если при скорости движения 27 км/ч расход бензина составлял 1,7 л на 100 км пути? КПД мотора 20%. Плотность бензина 700 кг/м³, а удельная теплота сгорания 42 МДж/кг.

5.1.3. Свинцовая пуля, летящая со скоростью 300 м/с, пробивает кусок фанеры и летит дальше со скоростью 200 м/с. На сколько градусов нагрелась пуля, если 30% затраченной при этом энергии пошло на ее нагревание? Удельная теплоемкость свинца равна 130 Дж/(кг×К).

5.1.4. Гелий массой 10 г был нагрет на DТ = 100 К при постоянном давлении. Определить: 1) количество теплоты, переданное газу; 2) работу расширения; 3) изменение внутренней энергии газа.

5.1.5. Рабочий газ в идеальной тепловой машине, получив от нагревателя 4,2 кДж теплоты, совершил работу 590 Дж. Найти КПД тепловой машины. Во сколько раз температура нагревателя больше температуры охладителя?

5.1.6. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при работе образуются газы, температура которых 727 ⁰С. Двигатель расходует в 1 час 36 кг дизельного топлива. Какую максимальную полезную мощность может развивать такой двигатель? Температура отработанных газов 100 ⁰С. Удельная теплота сгорания дизельного топлива 42,7 Мдж/кг. Двигатель считать идеальной тепловой машиной.

Вариант 2

5.2.1. Железный кубик со стороной 1 см, нагретый до 120 ⁰С, положен на лед. На какую глубину погрузится кубик в лед, если температура окружающей среды 0 ⁰С? Удельная теплоемкость железа равна 465 Дж/(кг×К). Удельная теплота плавления льда 334 кДж/кг.

5.2.2. Двигатель реактивного самолета с КПД 30% развивает силу тяги 88,2 кН при полете со скоростью 1800 км/ч. Определить развиваемую при этом мощность и расход керосина за 1 час полета. Удельная теплота сгорания керосина 40,8 МДж/кг.

5.2.3. Санки массой 5 кг скатываются с горы, которая образует с горизонтом угол 30⁰. Пройдя расстояние 50 м, санки достигают скорости 4 м/с. Определить количество теплоты, выделенной при трении.

5.2.4. Расширяясь, неон совершил работу 6 кДж. Определить количество теплоты, подведенное к газу, если процесс протекал изобарно.

5.2.5. За час работы дизельного двигателя за счет сжигания топлива подводится 15,6 МДж теплоты. Мощность, развиваемая дизелем, достигает 1476 кВт. С каким КПД работает двигатель? Как он отличается от КПД идеального двигателя, если температура наружного воздуха 300 К, а температура газов в цилиндрах достигает 1050 К?

5.2.6. Во сколько раз максимально возможный КПД двигателя внутреннего сгорания больше, чем максимально возможный КПД паровой машины, работающей на перегретом паре при 300 ⁰С, если температура газов в цилиндре двигателя достигает 1000 ⁰С? Отработавшие газы и пар имеют одинаковую температуру 100 ⁰С.

Вариант 3

5.3.1. Какая установится температура воды в латунном калориметре массой 160 г, содержащем 400 г воды при 25 ⁰С, после того как расплавится помещенный в воду кусок льда массой 50 г, взятый при 0 ⁰С? Удельная теплота плавления льда составляет 334 кДж/кг. Удельные теплоемкости латуни и воды равны, соответственно, 385 и 4190 Дж/(кг×К).

5.3.2. На сколько километров пути хватит 10 л бензина для двигателя мотоцикла, развивающего при скорости 54 км/ч мощность 8,5 кВт и имеющего КПД 21%? Плотность бензина 700 кг/м³, а удельная теплота сгорания 42 МДж/кг.

5.3.3. Паровой молот массой 10 т свободно падает с высоты 2,5 м на железную болванку массой 200 кг. На нагревание болванки идет 30% количества теплоты, выделенной при ударах. Сколько раз падает молот, если температура болванки поднялась на 20 ⁰С? Удельная теплоемкость железа равна 465 Дж/(кг×К).

5.3.4. Баллон вместимостью 20 л содержит гелий при температуре 300 К под давлением 0,4 МПа. Каковы будут температура и давление, если газу сообщить количество теплоты 6 кДж?

5.3.5. Идеальная тепловая машина произвела работу 600 Дж, отдав холодильнику 3,6 кДж теплоты. Найти КПД этой машины. Во сколько раз температура нагревателя больше температуры холодильника?

5.3.6. В идеальной тепловой машине температура холодильника равна 290 К. Во сколько раз увеличится КПД машины, если температура нагревателя повысится от 400 К до 600 К?

Вариант 4

5.4.1. В сосуд, содержащий 3 кг воды и 1 кг льда при 0 ⁰С, впускают 0,5 кг пара при 150 ⁰С. Какая температура установится в сосуде? Теплоемкость сосуда - 820 Дж/К. Удельная теплоемкость пара равна 1960 Дж/(кг×К), воды - 4190 Дж/(кг×К). Удельная теплота плавления льда составляет 334 кДж/кг. Удельная теплота парообразования равна 2,26 МДж/кг.

5.4.2. Санки массой 50 кг скатываются с горы, которая образует с горизонтом угол 30⁰. На каком расстоянии от начала движения санки разовьют скорость 10 м/с, если вследствие трения полозьев о снег выделилось 3 кДж теплоты?

5.4.3. Азот массой 56 г был нагрет на 10 К при постоянном давлении. Определить работу расширения газа.

5.4.4. Гелий нагревается при неизменном давлении 80 кПа. Его объем увеличивается от 1 м³ до 3 м³. Определить: 1) работу расширения; 2) изменение внутренней энергии газа; 3) количество теплоты, переданное газу.

5.4.5. Температура нагревателя идеального теплового двигателя 200⁰С. Определить КПД двигателя и температуру холодильника, если за счет 1 кДж теплоты, получаемой от нагревателя, двигатель совершает работу 320 Дж.

5.4.6. Температура газов, образующихся в результате сгорания топлива в цилиндрах двигателя автомобиля, 827 ⁰С, температура выхлопных газов - 97 ⁰С. Сколько километров проедет с постоянной скоростью автомобиль, имеющий в баке 40 л бензина? Сила сопротивления движению остается постоянной и равна 1,7 кН. Плотность бензина 700 кг/м³, а удельная теплота сгорания 42 Мдж/кг. Двигатель считать идеальной тепловой машиной.