§ 42. Температура и тепловое равновесие
1. Заполните пропуски в следующем задании:
Термодинамическую систему, тела ___________________ могут___________
теплом только ____________________________________, но не ___________
__________________________ с внешней средой, называют ______________.
Температура - _______________________________, характеризующая степень ________________________________, находящихся в _____________
теплового ____________________________.
Если термодинамическая ____________________ является полностью ______
_______________, то она с _________________________ самопроизвольно___
________________ в _______________________ термодинамического ______
2. Для того, чтобы температуру, выраженную в градусах Цельсия t, перевести в Кельвины T, необходимо использовать формулу:
а) T = t - 273
б) t = T + 273
в) T = t + 273
г) T + t = 273
3. Переведите температуры из шкалы Цельсия в абсолютную шкалу и наоборот:
t, oC |
-196 |
|
27 |
|
T, K |
|
4,2 |
|
573 |
4. Для перевода температуры из шкалы Цельсия оС в шкалу Фаренгейта oF используют формулу:
Переведите приведенные температуры из шкалы Цельсия оС в шкалу Фаренгейта oF и наоборот:
t, oC |
-30 |
0 |
|
|
t, oF |
|
|
0 |
100 |
5. В микроволновой печи греют стакан воды. В результате теплопередачи температура воды в стакане увеличилась на 30оС. Каково изменение температуры воды в абсолютной шкале температур?
____________________________________________________________________________________________________________________________________
6. Нить накала лампочки при свечении нагревается на 2500 К. Определите изменение температуры нити накала в шкале Цельсия.
____________________________________________________________________________________________________________________________________
7. Проведите следующий эксперимент. Налейте в стакан воды при температуре 40-50 оС и оставьте его остывать в комнате. Во время остывания измеряйте термометром температуру воды в стакане через 2-3 минуты. Заполните результаты измерений в таблицу:
t, мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, oC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постройте график зависимости температуры воды в стакане от времени:
§ 43. Теплоемкость тела. Удельная и молярная теплоемкости вещества
1. Заполните пропуски в следующем задании:
Коэффициент С, ___________ отношению __________________ теплоты,
__________________, к _________________________ его _________________
называют _______________________ тела при ________________________.
Количество ____________, необходимое для _________________________ на один __________________________ вещества массой ____________, называют ____________________________ этого ________________ при ____
_________________ условиях.
Количество ____________, необходимое для _________________________ на один __________________________ вещества в количестве ____________, называют ____________________________ этого ________________ при ____
_________________ условиях.
2. Удельная теплоемкость железного кубика массой m равна с. При нагревании кубика его температура изменилась на t. Вычислить количество теплоты Q, переданной кубику, можно с помощью выражения:
а) Q = cmt
б) Qt = cm
в) Q = cm/t
г) Qm = ct
3. Даны следующие выражения:
а)
б)
в)
Укажите соответствие:
С помощью выражения _____ вычисляют молярную теплоемкость вещества.
С помощью выражения _____ вычисляют теплоемкость тела.
С помощью выражения _____ вычисляют удельную теплоемкость тела.
4. Определите количество теплоты, необходимое для нагревания стального бруска массой 300 г от температуры 27оС до температуры 327оС. Удельная теплоемкость стали равна…
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5. Воде массой 250 г сообщили количество теплоты 16 кДж. Начальная температура воды равна 17оС. Определите конечную температуру воды. Удельная теплоемкость воды равна 4.2 кДж/кг К.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6. Свинцовому слитку сообщили количество теплоты 50 кДж, в результате температура слитка увеличилась на 40 К. Определите массу слитка. Удельная теплоемкость свинца равна…
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
7. Из муфельной печи вынули стальной болт, нагретый до температуры 1000 К. Определите количество теплоты, переданное болтом окружающим телам, если в результате охлаждения его температура стала равна 27оС. Удельная теплоемкость стали равна….
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
8. Сплав массой 14 кг нагрели на 30оС, сообщив ему количество теплоты 28 кДж. Определите удельную теплоемкость слитка.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
9*. Посмотрите в справочнике значения удельных теплоемкостей различных жидкостей. Как вы думаете, почему в качестве теплоносителя в системах централизованного отопления используют воду?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
10. Три тела в результате теплопередачи пришли в состояние теплового равновесия. Первое тело передало другим количество теплоты Q1, второе тело передало другим количество теплоты Q2, третье тело передало другим количество теплоты Q3. Укажите верно записанное уравнение теплового баланса этой системы.
а) - Q1 + Q2 + Q3 = 0
б) Q1 - Q2 + Q3 = 0
в) Q1 + Q2 - Q3 = 0
г) Q1 + Q2 + Q3 = 0
11. В стакане смешали 200 г воды при температуре 20оС и 100 г воды при температуре 70оС. Пренебрегая потерями, определите конечную температуру воды. Удельная теплоемкость воды равна 4.2 кДж/кг К.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________
12. В ванну налили 100 л воды при температуре 76оС. Сколько холодной воды при температуре 6оС надо налить в эту ванну для купания малыша? Оптимальной для купания представляется температура, равная температуре тела. Удельная теплоемкость воды равна 4.2 кДж/кг К.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________
13. В сосуд, содержащий лед массой 3 кг при температуре 0оС, доливают воду массой 500 г при температуре t. После установления теплового равновесия масса льда стала равной 2,6 кг. Определите температуру t доливаемой воды. Удельная теплоемкость воды с=4,2 кДж/кг·К, удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг, теплоемкостью сосуда пренебречь.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________
14. В сосуд, содержащий лед массой m при температуре 0оС, помещают стальной брусок массой 2,4 кг при температуре 60оС. После установления теплового равновесия масса льда стала равной 2,8 кг. Определите первоначальную массу m льда. Удельная теплоемкость стали с=0,46 кДж/кг·К, удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг, теплоемкостью сосуда пренебречь.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________
15. Миниэлектростанция, использующая дизельное топливо с теплотой сгорания 5 МДж/кг, вырабатывает электроэнергию для питания установки мощностью Р=600 Вт. КПД электростанции равен 5,4%. Определите массу топлива, израсходованного за один час работы.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________
16. Чтобы растопить кусок льда массой 8 кг, взятый при температуре 0С (удельная теплота плавления 330 кДж/кг), в печи сжигают дрова с теплотой сгорания 10 МДж/кг. КПД печи равен 4,4%. Определите массу сожженных дров.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________
17. При движении автомобиля вода в радиаторе объемом V=14 л нагрелась до температуры t2=85 С. Водитель долил в радиатор V1=12 л холодной воды. Плотность воды ρ=1 г/см3, в результате радиатор оказался полностью заполненным водой при температуре t0=25 С. Определите температуру доливаемой холодной воды.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________
18. В сосуд с водой, масса которой равна m1, а температура t1=15С, опустили стальной шарик, масса которого равна m2=150 г, а температура t2=80С. Через некоторое время в сосуде установилась температура t2=37С. Определите массу воды m1 в сосуде. Удельная теплоемкость воды с=4,2 кДж/кг·К, удельная теплоемкость стали с=0,46 кДж/кг·К, теплоемкостью сосуда пренебречь.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________
19. Решите задачу 18, считая теплоемкость сосуда равной 100 Дж/К.
Шаг 1. Определение участвующих в теплообмене тел:
__________________________________________________________________
Шаг 2. Запись выражений, для теплоемкостей тел, участвующих в процессе теплообмена:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 3. Запись выражений для изменения температур:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 4. Запись выражений для расчета количества теплоты, полученного телами при теплообмене:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 5. Составление уравнения теплового баланса
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шаг 6. Решение системы уравнений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответ:____________________________