Problémák a termikus jelenségekre a fizika olimpiai előkészítéséhez
Itt bemutatják a fizika olimpiára való felkészülésének 20 dinamikus feladatait az V. Grabtsevich módszeres kézikönyvből. A feladatoknak vannak válaszai, de kész megoldások nélkül kínálják fel.
1. 15 percig tartott egy bizonyos mennyiségű víz 0 ° C-tól a forralásig (normál légköri nyomáson). Ezután 1 óra és 20 perc volt szükség ahhoz, hogy az összes vizet ugyanolyan körülmények között gőzré alakítsa át. Határozza meg a víz párolgásának specifikus hőjét. A termikus veszteségek erejének folyamatos mérlegelése. [L = 2,24 MJ / kg]
2. Egy kaloriméterbe, amely m1 = 250 g vízzel, t1 = 15 ° C hőmérsékleten. dobott m2 = 20 g nedves hó. A kaloriméterben a hőmérséklet δt1 = 5 ° C-kal csökkent. Mennyi víz volt a hóban? A kaloriméter hőteljesítményét elhanyagolják. [m = 7 g]
3. Egy darab ólom inelasztikusan eléri az akadályt 350 m / s sebességgel. A vezető összetapadt része, ha az impulzus által kibocsátott hő mennyisége az ólom felszívódik? Ólomhőmérséklet az ütközés előtt t1 = 27 ° C Az ólom fajlagos hője c = 130 J / (kg × ° C). Az ólomolvasztás fajlagos hője λ = 25 kJ / kg. Az ólom olvadáspontja mp = 327 ° C. [α = 0,89]
4. Az edény 500 g jeget tartalmazott -5 ° C-os hőmérsékleten. 200 g vízhez önt, amelynek hőmérséklete 80 ° C. Mi a hőmérséklet a csészében? Mi van benne? [385 g vizet és 315 g jeget 0 ° C-on. ]
5. Normál légköri nyomáson egyenlő mennyiségű vizet (+ t ° C) és jeget (-t ° C-ban) helyezünk egy nyitott kaloriméterbe. Mekkora a jég maximális mennyisége, amely egyszerre olvad? [α = 0,63]
6. Miután 10 ° C hőmérsékletű vízbe engedték le. test felmelegedett 100 ° C-ra. Egy idő után a teljes hőmérséklet 40 ° C volt. Mi lesz a víz hőmérséklete, ha a test eltávolítása nélkül egy másik, 100 ° C-ra hevített testet leeresztünk a vízbe. A kaloriméter hőteljesítménye és a víz elpárolgása elhanyagolható. [t = 55 ° C]
7. A tömeg tömege m1 = 9,0 g, amelynek sebessége v = 500 m / s és a hőmérséklet t1 = 250 ° C. egy sima vízszintes felületre ömlő súlyra esik, m1 = 100 g, és beletúlik benne. Határozza meg a golyó végső hőmérsékletét és a súlyt, ha a súly kezdeti hőmérséklete t2 = 20 ° C. Hőcserét a környezetben elhanyagolunk. [t ≈ 112 ° C]
8. A tűzhelyen egy fazék víz van. Fűtés közben a víz hőmérséklete egy perc alatt 90 ° C-ról 95 ° C-ra emelkedett. Mekkora hányada által termelt hő fűtővíz, diszpergáljuk a környezetben, ha ugyanaz a hűtési időt a víz a 95 ° C és 90 ° C-egyenlő 9,0 perc? [α = 0,1]
9. electroboilers spirális impedancia 160 ohm volt egy edénybe helyezzük, amely 0,50 liter vízben 20 ° C-on, és építeni a hálózati feszültség 220 V 20 perc elteltével, a fűtő kikapcsolása. Mennyi víz forralt? Vegyük úgy, hogy az összes leadott hő a víz felmelegedéséhez vezetett. [m = 85 g]
10. Az elektromos fűtőelem három azonos spirállal rendelkezik. Két párhuzamosan kapcsolt spirál kapcsolódik sorba a harmadikhoz. A fűtőtest vízzel leeresztve van. Kb. 9 percig. amikor a vizet a t1 = 20 ° C-tól a t2 = 50 ° C hőmérsékletig melegítettük. a párhuzamos csatlakozású spirál kiégett. Mennyi ideig tart, amíg megvárja a víz forrását? A hőveszteséget nem veszik figyelembe, a feszültség a terminálokon állandó. [δτ = 5 perc]
11. A vödörből kis mennyiségű vizet öntöttünk a serpenyőbe, majd a serpenyőt a melegítőre helyeztük, és 30 perc elteltével a víz felforralódott. Ezután egy másik vízmennyiséget öntöttünk ugyanabból a vödörből, és egy serpenyőbe öntöttük. A tálban lévő víz hőmérséklete 12 ° C-kal csökkent. 5 perc múlva a serpenyőben lévő víz forralt. Mi a víz hőmérséklete a hitben? Nem veszi figyelembe a víz hőcseréjét a külső környezettel. [t = 16 ° C]
12. Hőszigetelt edényben tömege j = 2,1 kg tömegű jég és víz. A melegítés kezdete után a keverék hőmérséklete t1 = 11 percig állandó maradt. majd a t2 = 4 perc alatt δt = 20 ° C-kal nőtt. Határozzuk meg a keverék tömegét, ha feltételezzük, hogy a rendszer által egységnyi idő alatt kapott hő mennyisége állandó. A jég olvadási hőmérséklete λ = 330 kJ / kg. és a víz fajlagos hője c = 4,2 kJ / (kg × K). A hajó hőteljesítményét elhanyagolják. [M = 3 kg]
13. Az asztalon lévő szobában két azonos szemüveg található. A szobahőmérséklet 20 ° C. Az első üvegben a vizet gyorsan t = 0 ° C-os hőmérsékletre öntjük. másodszor pedig egy jégdarabot, amelynek tömege δm = 10 g, és ugyanazt a hőmérsékletet, és öntse m-δm = 190 g vizet 0 ° C-os hőmérsékleten. Az első üveg vízhőmérséklete t1 = 2 perc elteltével δt = 1 ° C-kal nőtt. Miután a töltés után a második pohár ugyanazon hőmérsékletre melegszik? A jég olvadási hőmérséklete λ = 336 J / g. vízhő kapacitása c = 4,2 J / (g × K). A szemüveg hőteljesítményét elhanyagolják. [τ2 = 10 perc]
14. Határozza meg a víz hőmérsékletét az edényben, ha egy pohár vizet öntünk rá t1 = 40 ° C-os hőmérsékleten. négy vízcseppet t2 = 30 ° C hőmérsékleten és öt csésze vizet t3 = 20 ° C hőmérsékleten. A hőveszteséget nem veszik figyelembe. [t = 26 ° C]
15. Vas-gömb (ρ = 7800 kg / m 3), R = 10 cm sugarú, t1 = 500 ° C-ra melegítve. jégre téve, amelynek hőmérséklete t2 = 0 ° C. Milyen mélységben lesz a labda a jégbe? A labda hővezető képességét és a víz fűtését elhanyagolják. Vegyük figyelembe, hogy a labda teljesen a jégbe merült. A vas fajlagos hőteljesítménye 460 J / (kg × ° C). A jég olvadási hőmérséklete 3,3 × 10 5 J / kg. a jég sűrűsége 900 kg / m3.
Ismert, hogy a gleccserek (valamint a hegyek magassága) vastagsága korlátozott. Becsülje meg a gleccserek maximális vastagságát a Földön. A jég olvadási hőmérséklete λ = 332 kJ / kg. A szabad esés gyorsulása g = 9,8 m / s 2. [H ≈ 34 km]
18. A szigetelt edényt részben vízzel töltötték. A pontos vízhőmérőt a helyiségben leeresztik a vízbe. Milyen százaléka a leolvasási eltérő lesz a kezdeti hőmérséklete a víz, amikor a hőmérő hőkapacitású kevesebb, mint a hőt az edény űrtartalma vízzel n-szer, és a hőmérséklet a szobában, mint a hőmérséklet, a hajó vízzel - által m?
19. Néhány vizet a serpenyőbe öntöttek a serpenyőbe, majd a serpenyőt a fűtőberendezésre helyezték, és 30 perc elteltével a víz felforrósodott. Ezután egy másik vízmennyiséget öntöttünk ugyanabból a vödörből, és egy serpenyőbe öntöttük. A tálban lévő víz hőmérséklete 12 ° C-kal csökkent. 5 perc múlva a serpenyőben lévő víz forralt. Mi a víz hőmérséklete a vödörben? Nem veszi figyelembe a víz hőcseréjét a külső környezettel. [t1 = 16 ° C]
20. Az M tömegű jégdarabot hőszigetelt hengeres edénybe helyeztük t = 0 ° C hőmérsékleten és szilárdan rögzítettük az aljára. Ezután jeges vizet öntöttünk, azonos tömegű M. A víz jég teljesen befedje, és elérte a szintet H = 20 cm. Határozza meg, milyen volt a hőmérséklet a víz, ha miután létrehozása termikus egyensúly a vízszint a tartályban csökkent h = 0,4 cm. A víz és a Sűrűség jég: 1000 és 920 J / (kg × ° C). A jég olvadási hőmérséklete λ = 330 kJ / kg.