Home » ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ. » ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ. ГЛАВА II. ТЕПЛОТА И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. § 13. Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия

ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ. ГЛАВА II. ТЕПЛОТА И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. § 13. Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия

ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ. ГЛАВА II. ТЕПЛОТА И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.
§ 13. Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия. 

А в т о р ы :
Г. А. Бендриков, Б. Б. Буховцев, В. В. Керженцевг Г. Я. Мякишев

Скачать в хорошем качестве в формате PDF (возможно копировать) ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ. ГЛАВА II. ТЕПЛОТА И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. (стр. 57-84).

Скачать в хорошем качестве в формате PDF всю книгу (399 стр. — копировать не возможно) Задачи по Физике для поступающих в ВУЗы (8-е издание).

Текст, для быстрого ознакомления (в тексте для быстрого ознакомления формулы могут отображаться не корректно):

§ 13. Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия.

382. Латунный калориметр, имеющий массу тк = 0,2 кг, содержит
т1 = 0,4 кг анилина при температуре t0 = 10 °С. В калориметр
долили т2 = 0,4 кг анилина, нагретого до температуры t =
= 31 °С. Определить удельную теплоемкость сх анилина, если после
перемешивания установилась температура 0 = 20 °С. Удельная
теплоемкость латуни с — 0,4 кДж/(кг*°С).
383. В сосуд объемом V с теплонепроницаемыми стенками,
заполненный газом с молярной массой jli при температуре Т и давлении
р, внесен медный шарик массы М, имеющий температуру*7V
Какая температура 0 установится в сосуде, если удельная теплоемкость
газа су а меди с±?
384. В калориметре смешиваются три химически не взаимодействующих
жидкости в количествах пгх = 1 кг, гп2 — 10 кг, т3 =а
= 5 кг, имеющих соответственно температуры tx = 6 °С, t2 5=9
= —40 °С, 4 = 60 °С и удельные теплоемкости сх — 2 кДж/(кг *°С),
с2 = 4 кДж/(кг-°С), с3 = 2 кДж/(кг*°С). Определить температуру 9
смеси и количество теплоты, необходимое для последующего нагревания
смеси до t = 6 °С.
385. В два одинаковых калориметра, содержащих воду (в одном
масса воды = 0,1 кг при температуре t± = 45 °С, в другом масса
воды т2 = 0,5 кг при температуре /2 = 24 °С), налили одинаковые
количества ртути. После установления теплового равновесия

59 Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия.

в обоих калориметрах оказалось, что температура воды в них
одинакова и равна t = 17 °С. Определить теплоемкость с калориметров.
386. Для измерения температуры воды, имеющей массу т1 =
= 66 г, в нее погрузили термометр, который показал tx = 32,4 °С.
Какова действительная температура tx воды, если теплоемкость
термометра с = 1,9 Дж/°С и перед погружением в воду он показывал
температуру помещения t2 = 17,8 °С?
387. В стеклянный стакан, имеющий массу т1 = 120 г и находящийся
при температуре tL — 20 °С, налили горячую воду; ее
масса т2 = 200 г, температура t2 = 100 °С. Через т = 5 мин температура
стакана с водой стала равной /3 = 40 °С. Предполагая, что
потеря теплоты шла равномерно, найти, какое количество теплоты
терялось каждую секунду. Удельные теплоемкости стекла сг =
= 840 Дж/(кг *°С), воды с2 = 4,2 кДж/(кг -°С).
388. В калориметр налито т, == 2 кг воды, имеющей темпера-
ТУРУ к — +5 °С, и положен кусок льда массой т2 = 5 кг, имеющий
температуру /2 = —40 °С. Определить температуру 6 и объем
К содержимого калориметра после установления теплового равновесия.
Теплоемкостью калориметра и теплообменом с внешней
средой пренебречь.
При 0 °С плотность воды рх = 103 кг/м3, льда р2 = 920 кг/м3.
Удельные теплоемкости воды сг = 4,2 кДж/(кг-°С), льда с2 =
= 2,1 кДж/(кг«°С). Удельная теплота плавления льда г =
— 0,33 МДж/кг.
389. Ванну емкостью У = 100 л необходимо заполнить водой,
имеющей температуру 0 = 30 °С, используя воду с температурой *
tx = 80 °С и лед с температурой /2 = —20 °С. Определить массу т
льда, который придется положить в ванну. Теплоемкостью ванны
и потерями тепла пренебречь. Удельная теплоемкость воды сг =
— 4,2 кДж/(кг *°С), удельная теплоемкость льда с2 = 2,1 кДж/(кг -°С),
его удельная теплота плавления г = 0,337 МДж/кг.
390. В сосуд, содержавший т1 = 10 кг воды при температуре
tx = 10 °С, положили кусок льда, охлажденный до 4 = —50 °С,
после чего температура образовавшейся ледяной массы оказалась
равной 0 = —4 °С. Какое количество т2 льда было положено
в сосуд? Удельные теплоемкости воды сг = 4,2 кДж/(кг-°С), льда
с2 = 2,1 кДж/(кг-°С) и теплота плавления льда г = 0,33 МДж/кг.
391. Кусок свинца массой m = 1 кг расплавился наполовину
при сообщении ему количества теплоты q = 54,5 • 103 Дж. Какова
была начальная температура Т0 свинца? Удельная теплота плавления
свинца г = 2,4 * 104 Дж/кг, его удельная теплоемкость с =
= 130 Дж/(кг-К) и температура плавления Тг = 600 К.
392. Тигель, содержащий некоторое количество олова, нагревается
электрическим током. Выделяемое в единицу времени количество
тепла постоянно. За время == 10 мин температура олова
повышается от tL = 20 °С до t2 = 70 °С. Спустя еще время т2 =
= 83 мин олово полностью расплавилось. Найти удельную тепло-

60 Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия.

емкость с олова. Температура плавления олова /3 = 232 °С, его
удельная теплота плавления г = 58,5 кДж/кг. Теплоемкостью
тигля и потерями тепла в окружающее пространство пренебречь.
393. В открытый сосуд положили кусок льда, вес которого
Рг = 98 Н и температура tx — —10 °С. Определить вес Р воды
в сосуде после того, как его содержимому сообщили количество
теплоты <7 = 2-107 Дж. Удельные теплоемкости воды сг =
= 4,2 кДж/(кг*°С) и льда с2 = 2,1 кДж/(кг-°С). Удельная теплота
плавления льда г = 0,34 МДж/кг, удельная теплота испарения воды
к = 2,3 МДж/кг.
394. В прямоугольную кювету длиной а = 24 см и шириной
b = 20 см, в которой находилась вода при температуре tx = 25 °С,
налили жидкий азот, взятый при температуре его кипения /2 —
= —196 °С. После испарения азота вода охладилась до температуры
t = 0 °С и покрылась корочкой льда при той же температуре.
Определить толщину h ледяной корочки, если считать, что пары азота
уходили от поверхности льда, нагревшись до его температуры и взяв
от воды половину всего полученного ими тепла. Объем воды в кювете
был V = 1 л, масса азота т = 0,8 кг. Удельная теплота парообразования
азота к = 0,2 МДж/кг, удельная теплоемкость газообразного
азота сг = 1,05 кДж/(кг-°С), плотность льда рг = 900 кг/м3,
удельная теплота плавления льда г = 335 кДж/кг.
395. В теплоизолированном сосуде содержится смесь воды
т1 = 500 г и льда т2 = 54,4 г при температуре tx = 0 °С. В сосуд
вводится сухой насыщенный пар массой т3 == 6,6 г при температуре
t2 = ЮО °С. Какой будет температура # после установления теплового
равновесия? Удельная теплота парообразования воды К =
= 2,3 МДж/кг, удельная теплота плавления льда г = 0,33 МДж/кг,
удельная теплоемкость воды с = 4,2 кДж/(кг*°С).
396. Под колоколом воздушного насоса находится вода, масса
которой т1 = 40 г, а температура t = 0 °С. Воздух из-под колокола
быстро откачивают. Благодаря интенсивному испарению части
воды вся остальная вода замерзает. Определить массу т образовавшегося
льда, если его температура также t = 0 СС. Удельная
теплота испарения воды при 0 °С к = 2,3 МДж/кг, удельная теплота
плавления льда г = 0,33 МДж/кг.
397. В сосуде, из которого откачивают воздух, находится небольшое
количество воды при температуре 0 °С. Благодаря интенсивному
испарению воды оставшаяся часть ее замерзает. Испарившаяся
часть воды имеет массу т1 = 2,71 г. Определить первоначальную
массу воды т. Удельная теплота испарения воды при 0 °С Я =
= 2,47 МДж/кг, удельная теплота плавления льда г = 335 кДж/кг.
398. Определить массу т воды, которая может быть превращена
в лед при 0 °С испарением эфира, масса которого М = 0,1 кг,
а температура tx = 20 °С. Теплообмен происходит только между
эфиром и водой. Начальная температура воды также tx = 20 °С.
Удельная теплота испарения эфира к = 3,8 • IО5 Дж/кг, удельная

61 Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия.

теплота плавления льда г = 0,33 МДж/кг, удельные теплоемкости
воды сг = 4,2 кДж/(кг-°С) и эфира с2 = 2,1 кДж/(кг-°С).
399. Вода при соблюдении некоторых предосторожностей может
быть переохлаждена до температуры t± = —10 °С. Такое состояние
воды неустойчиво, и при любом возмущении вода превращается
в лед с температурой t = 0 °С. Какова масса т льда, образовавшегося
из переохлажденной воды, масса которой М = 1 кг? Считать,
что удельная теплоемкость воды не зависит от температуры и равна
с = 4,2 кДж/(кг*°С), а удельная теплота плавления льда г =
= 0,34 МДж/кг.
400. Колба, заполненная до краев, содержит воду и ртуть.
Масса воды т1 = 0,5 кг, масса ртути т2 = 1 кг. При сообщении
содержимому колбы количества теплоты q = 90 кДж из колбы
выливается часть воды массой т3 = 3,5 г. Определить коэффициент
расширения ртути а2. Расширением колбы пренебречь. Коэффициент
расширения воды аг = 1,5-10~4 К-1, плотности воды рг = 103 кг/м3
и ртути р2 = 13,6-103 кг/м3, удельные теплоемкости воды сх =
= 4,2 кДж/(кг-К) и ртути с2 = 140 Дж/(кг-К).
401. В калориметр с тающим льдом положили кусок латуни
массой tn1 = 430 г. При этом превратилась в воду часть льда с массой
т2 = 200 г. Определить объем латуни V в момент погружения
ее в калориметр. Плотность латуни при температуре t0 = 0 °С
равна р0 = 8600 кг/м3. Удельная теплоемкость латуни с =
= 400 Дж/(кг«°С), удельная теплота плавления льда г =
= 0,34 МДж/кг, коэффициент линейного расширения латуни
Р = 2,0-10т* °С-1.
402. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при работе образуются
газы, температура которых tx = 1¥! °С. Температура отработанного
газа t2 = 100 °С. Двигатель расходует в час m = 36 кг
топлива, теплота сгорания которого Q = 43 МДж/кг. Какую максимальную
полезную мощность может развивать этот двигатель?
403. Во сколько раз максимально возможный коэффициент полезного
действия (к. п. д.) двигателя внутреннего сгорания больше,
чем максимально возможный к. п. д. паровой машины, работающей
на перегретом паре при температуре tx = 300 °С, если температура
газов в цилиндре двигателя достигает t2 = 1000 °С? Отработанные
же газы и пар имеют одинаковую температуру t3 = 100 °С.
404. Речное судно на подводных крыльях «Метеор» развивает
мощность N = 1500 кВт при коэффициенте полезного действия
ц = 30%. Определить расход горючего на 1 км пути при скорости
v = 72 км/ч. Теплота сгорания горючего Q = 50 МДж/кг.
405. Реактивный самолет пролетает с постоянной скоростью
v = 900 км/ч путь s = 1800 км, затрачивая при этом горючее массой
т = 4 т. Мощность двигателя самолета равна N = 5900 кВт,
коэффициент полезного действия ц = 23%. Какова теплотворная
способность Q горючего, применяемого самолетом?
406. Какое количество керосина т потребовалось бы сжечь,
чтобы вывести спутник массой т1 = 103 кг на круговую орбиту
62

62 Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия.

вблизи поверхности Земли, если бы сопротивления воздуха не было
и вся теплота целиком превращалась бы в работу? Радиус Земли
R = 6300 км, теплотворная способность керосина Q = 46 МДж/кг.
407. Каков коэффициент полезного действия г\ автомашины с мотором
мощностью N = 20 кВт, если при скорости v = 72 км/ч
мотор потребляет V = 10 л бензина на пути s = 100 км? Плотность
бензина р = 0,7 «103 кг/м3, его теплота сгорания Q = 44 МДж/кг.
408. В электрическом чайнике мощностью N = 800 Вт можно
вскипятить V = 1,5 л воды, имеющей температуру tx = 20 °С,
за время т = 20 мин. Найти коэффициент полезного действия чайника.
Удельная теплоемкость воды с = 4,2 кДж/(кг*°С).
409. За время т = 1 ч в холодильнике превращается в лед при
температуре tx ~ 0 °С масса воды т = 3,6 кг, имевшей начальную
температуру /2 — 20 °С. Какая мощность N потребляется холодильником
от электросети, если он отдает в окружающее пространство
энергию со скоростью q = 840 Дж/с? (Это условие не характерно для
обычных холодильников: в общем случае скорость отдачи энергии
в окружающее пространство зависит от того, что содержится в холодильнике.)
Удельная теплота плавления льда г = 0,34 МДж/кг,
удельная теплоемкость воды с = 4,2 кДж/(кг*°С).
410. Поезд с массой т = 2000 т при торможении с ускорением
а = 0,3 м/с2 остановился через время t = 50 с после начала торможения.
Какое количество теплоты выделилось при торможении?
411. С какой скоростью v должна вылететь из ружья свинцовая
дробинка при выстреле вертикально вниз с высоты h = 100 м,
чтобы при ударе о неупругое тело дробинка расплавилась? Считать,
что выделившаяся теплота распределилась между дробинкой и телом
поровну. Начальная температура дробинки Т = 500 К, температура
плавления свинца Т = 600 К, удельная теплоемкость свинца с =
= 130 Дж/(кг -К), его удельная теплота плавления г — 25 кДж/кг.
412. Брусок массой m равномерно втягивают за привязанную
к нему веревку на высоту h по доске, угол наклона которой к горизонту
равен а. Веревка параллельна доске. Коэффициент трения
бруска о доску равен k. Найти энергию W, которая идет на нагревание
доски и бруска.
413. Тело с массой m = 1 кг соскальзывает с наклонной плоскости
длиной I = 22 м, которая образует с горизонтом угол а =
== 30°. Скорость тела у основания наклонной плоскости равна
v = 4 м/с. Какое количество тепла q выделилось при трении тела
о плоскость, если начальная скорость тела была равна нулю?
414. Найти число п оборотов в минуту, которое делает вал паровой
машины при ходе поршня I = 0,5 м и площади поршня 5 —
= 0,2 м2, если среднее давление пара составляет р = 1 МПа, а мощность
машины равна N = 200 кВт. За один оборот вала поршень
делает один рабочий ход.
415. Пуля с массой m попадает в деревянный куб с массой М9
лежащий на гладком столе, и пробивает его. Определить величину
энергии W, превратившейся в тепло, если пуля прошла через центр

63 Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия.

куба и скорость ее после вылета стала равной р2, а перед попаданием
в куб была иг.
418. Найти количество теплоты q, которое выделилось при абсолютно
неупругом соударении двух шаров, двигавшихся навстречу
друг другу. Масса первого шара т1 = 0,4 кг, его скорость vx =
= 3 м/с, масса второго шара т2 = 0,2 кг и скорость его v2 = 12 м/с.

64 Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия.

§ 13. Теплота, калориметрия, коэффициент полезного действия. ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ.

На главную страницу ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В ВУЗЫ.

,

Статистика


Яндекс.Метрика