§ 16. Взаимные превращения жидких
и твердых тел.
Глава II. ТЕПЛОТА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
Страницы переведены на новый сайт:
СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ФИЗИКЕ
https://myeducation.su/sbornik-zadach-po-elementarnoj-fizike/
Вода в стакане замерзает при О ЙС. Если же эту воду
расчленить на маленькие капельки, то вода в них может
быть переохлаждена до —40 °С. Так, например, капельки
воды, из которых состоят облака, обычно начинают замерзать
при температуре ниже —17 °С. Как объяснить эти
факты?
ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ.
Свойства пара.
380. Сосуд со 100 г воды при температуре 0 °С был подвешен
посередине комнаты. Через 15 минут температура
воды поднялась до 2 °С. Когда же в сосуде находилось равное
по массе количество льда, то он растаял за 10 часов.
Можно ли по этим данным оценить удельную теплоту плавления
льда к?
78 СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ФИЗИКЕ. ТЕПЛОТА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.
381. Два одинаковых кусочка льда летят навстречу
друг другу с равными скоростями и при ударе обращаются
в пар. Оценить минимально возможные скорости льдинок
перед ударом, если их температура равна —12 °С.
382. В калориметре находится лед. Определить теплоемкость
калориметра, если для нагревания его вместе с содержимым
от 270 до 272 °К требуется Qx= 2100 Дж тепла,
а от 272 до 274 ° К требуется Q2= 6 9 700 Дж.
383. В калориметре находилось 400 г воды при температуре
+ 5 °С. К ней долили еще 200 г воды при температуре
4-10 °С и положили 400 г льда при температуре —60 °С.
Какая температура установится’ в калориметре?
384. В медный сосуд, нагретый до температуры ^= 3 5 0 °С,
положили /п2= 600 г льда при температуре /2= —10 °С.
В результате в сосуде оказалось т 3=550 г льда, смешанного
с водой. Найти массу сосуда. Удельная теплоемкость
меди С!=420 Дж/(кг-Град).
385. При помещении в переохлажденную воду небольшого
кристаллика льда вода немедленно начинает замерзать.
1) Какое количество льда образуется из М —1 кг воды,
переохлажденной до температуры t= —8 °С?
2) Какую температуру должна была бы иметь переохлажденная
вода для того, чтобы целиком превратиться
в лед? .
Зависимость теплоемкости воды от температуры не учитывать.
386. 100 г льда при температуре 0 °С заключены в теплонепроницаемую
оболочку и подвергнуты сжатию до давления
р=1200 атм. Найти массу растаявшей части льда,
если понижение температуры плавления происходит прямо
пропорционально давлению и при увеличении давления на
138 атм температура плавления понижается на 1 °С.
79 СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ФИЗИКЕ. ТЕПЛОТА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.
§16. Взаимные превращения жидких
и твердых тел. Ответы.
379. Замерзание при нуле произойдет только при наличии центров
кристаллизации. Ими могут служить любые нерастворимые частицы.
Когда масса воды велика, то в ней всегда найдется хотя бы
один такой центр, а этого уже достаточно, чтобы замерзла вся вода.
Если же масса воды раздроблена на мельчайшие капли, то лишь
в сравнительно небольшом числе капель ‘будут иметься центры кристаллизации
и замерзнут только эти капли.
275 СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ФИЗИКЕ. ТЕПЛОТА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.
380. Количество тепла, получаемое ^ единицу времени водой и
льдом, примерно одинаково, так как разность температур воды
и комнатного воздуха примерно такая же, как и льда и воздуха.
За 15 минут вода получила 840 Дж тепла. Следовательно, лед за
10 часов получил 33 600 Дж. Отсюда А,=336 Дж/г.
381. о = 2464 м/с.
382. Уравнения теплового баланса имеют вид
Q1 = mlc1 A t -+-С At,
Q 2 = mxci A t/2 + тхХ+ тгсгМ /2 -j-С At,
где тх и сх —цасса и теплоемкость льда, С—теплоемкость калориметра,
cs—теплоемкость воды, Д/ = 2 С, Отсюда
С , = 6 3 0 Дж/град.
Сх 2 2 ‘
383. Количество тепла, которое можёт быть выделено водой при
охлаждении ее до 0 “С, равно 16800 Дж. Для нагревания льда до
0° С требуется 50 400 Дж. Следовательно; лед может нагреваться
только за счет тепла, выделяющегося при замерзании воды. Для
выделения недостающих 33 600 Дж должно замерзнуть 100 г воды.
В результате в калориметре образуется смесь из 500 г воды и 500 г
льда, находящихся при температуре 0 °С.
384. Конечная температура содержимого сосуда 0 = 0 °С. Уравнение
теплового баланса имеет вид . .
mxc1(t1—Q) = msc2(Q— t i}+(m;i — m3)k,
где тх — искомая масса сосуда, са—теплоемкость льда. Отсюда
—200 г,
‘ Ci(t 1—0)
385. 1) Искомую массу льда т можно найти из уравнения
тХ = Мс(—4). Отсюда т== 100 г. —
2) Уравнение теплового баланса запишется в данном случае
следующим образом: Мк = Мс (— t). Отсюда 1 = — 80 °С.
386. Температура плавления льда при сжатии до давления
1200 атм понизится на At = 8,8 °С. Лед будет плавиться до тех пока не произойдет охлаждения до —8,8 С. При этом поглощается
количество тепла Q —тхХ, где тх — масса растаявшего льда, а
Я,—удельная теплота плавления. На основании уравнения теплового
баланса тхк — тс At, где с—теплоемкость льда. Отсюда тх =
= cm At/к » 5,6 г.
276 СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ФИЗИКЕ. ТЕПЛОТА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.
