on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 34 гостя.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

Задачи с ответами, комментариями, решениями.

17. Тепловые явления

17.1. В закрытом медном колориметре массой m1 = 0,2 кг находится лед массой m2 = 1 кг при температуре −10 °С. В колориметр впускают пар массой m3 = 0,2 кг, имеющий температуру 110 °С. Какая температура установится в колориметре? Удельную теплоемкость паров воды в интервале от 100 до 110 °С считать равной 1,7 кДж/(кг•К). Удельная теплота парообразования воды равна 2,1 МДж/кг, удельная теплота плавления льда 0,34 МДж/кг. [37 °С]

17.2. При соблюдении необходимых предосторожностей вода может быть переохлаждена до температуры −10 °С. Сколько льда образуется из такой воды массой 1 кг, если в нее бросить кусочек льда и этим вызвать замерзание воды? Какую температуру должна иметь переохлажденная вода, чтобы она целиком превратилась в лед? Удельная теплоемкость переохлажденной воды 4,19 кДж/(кг•К), льда 2,1 кДж/(кг•К). Удельная теплота плавления льда 0,33 МДж/кг. [0,12 кг; −160 °С]

17.3. В колбе находилась вода при 0 °С. Выкачиванием из колбы воздуха заморозили всю воду в сосуде. Какая часть воды при этом испарилась, если колба была теплоизолирована? Удельная теплота испарения воды 2,5 МДж/кг. Удельная теплота плавления льда 0,33 МДж/кг. [11,7 %]

17.4. В дьюаровском сосуде, содержащем жидкий азот при температуре −195 °С, за время 24 ч испаряется азот объемом 10−3 м3 при температуре окружающего воздуха 20 °С. Определите удельную теплоту парообразования азота, если известно, что при температуре 0 °С в том же сосуде за время 22,5 ч тает лед массой 4•10−3 кг. Считать, что количество теплоты, подводимое ежесекундно к сосуду, пропорционально разности температур снаружи и внутри сосуда. Плотность жидкого азота 800 кг/м3, удельная теплота плавления льда 0,33 МДж/кг. [0,019 МДж/кг]

17.5. Лед массой 1 кг при температуре 0 °С заключен в теплонепроницаемый сосуд и подвергнут давлению 6,9•107 Па. Сколько льда расплавится, если при увеличении давления на Δp = 3,8•107 Па температура плавления льда понижается на 1 °С? Понижение температуры плавления от 0 °С считать пропорциональным увеличению давления сверх атмосферного. [11,3 г]

17.6. Некоторая установка, развивающая мощность 30 кВт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке сечением 1 см2. При установившемся режиме проточная вода нагревается на 15 °С. Определите скорость воды, предполагая, что на нагревание воды идет η = 0,3 мощности, развиваемой установкой. [1,44 м/с]

17.7. Санки массой 5 кг скатываются с горы, которая образует с горизонтом 30°. Пройдя расстояние 50 м, санки развивают скорость 4,1 м/с. Вычислите количество теплоты, выделенное при трении полозьев о снег. [1,19 кДж]

17.8. Свинцовая пуля, летящая со скоростью 400 м/с, попадает в стальную плиту и отскакивает от нее со скоростью 300 м/с. Какая часть пули расплавится, если ее температура в момент удара была равна 107 °С и на нагревание пули пошло η = 0,8 всей работы, совершаемой при ударе? Удельная теплоемкость и удельная теплота плавления свинца равны соответственно 126 Дж/(кг•К), 25 кДж/кг. [0,05]

17.9. Температура термометра, погруженного в воду массой 6,7 г, повысилась на 14,6 °С. Какова была температура воды перед изменением, если показание термометра равно 32,4 оС? Теплоемкость термометра равна 1,92 Дж/К. [33,4 °С]

17.10. Три химически не взаимодействующих жидкости массами 1, 10 и 5 кг налили в колориметр и сообщили им количество теплоты 1,3 МДж. Начальные температуры жидкостей и их удельные теплоемкости равны соответственно 6, −40 и 60 °С, 2, 4 и 2 кДж/(кг•К). Чему равна установившаяся температура смеси? [6 °С]

17.11. Вода может находится при температурах, меньших 0 °С и больших 100 °С. В колориметре с теплоемкостью 1,67 кДж/К находится переохлажденная вода массой 1 кг при температуре −10 °С. Какая температура установится в колориметре, если в него влить 170 г воды, перегретой до 120 °С? [4 °С]

17.12. В колориметре с теплоемкостью C находится вода массой M, нагретая до температуры t. В колориметр опускают смесь латунных и алюминиевых опилок массой m, имеющих температуру t2. В результате этого температура воды повышается и становится равной Θ. Определите количество латунных и алюминиевых опилок в смеси. [(C + cвM)(Θ − t1)/((cл − са)(t2 − Θ)) − mca/(cл − са); mcл/(сл − са) − (C + cвM)(Θ − t1)/((cл − са)(t2 − Θ))]

17.13. В воду массой 1 кг при 20 °С брошен комок мокрого снега массой 250 г. Когда весь снег растаял, общая температура стала равной 5 °С. Определите количество воды в комке снега. Удельная теплота плавления снега 334 кДж/кг. [78 г]

17.14. В латунный калориметр массой 125 г опускают кусок льда массой 0,1 кг. Температура калориметра и льда равна −20 °С. Сколько воды при температуре 20 оС надо добавить в колориметр, чтобы половина льда растаяла? Удельная теплоемкость латуни 0,38 кДж/(кг•К), льда 2,1 кДж/(кг•К), λ = 334 кДж/кг. [261 г]

17.15. Тигель с оловом нагревается электрическим током. Количество теплоты, ежесекундно подводимой к тиглю, постоянно. За 10 мин олово нагрелось от 20 до 70 °С и спустя еще 83 мин полностью расплавилось. Найди удельную теплоту плавления олова. Удельная теплоемкость олова 230 Дж/(кг•К), температура плавления олова 232 °С. [58,5 кДж/кг]

17.16. Железный шарик радиусом R, нагретый до температуры t положили на лед, температура которого 0 °С. На какую глубину шарик погрузится в лед? Теплопроводностью льда и работой силы тяжести пренебречь. При расчете считать, что шарик погрузится в лед полностью. [(4ρжсжt + ρлλ)R/(3ρлλ)]

17.17. В куске льда, находящегося при 0 °С, сделано углубление, объем которого 160 см3. В это углубление влито 60 г воды, температура которой 75 °С. Какой объем будет иметь свободное от воды углубление, когда вода остынет? Удельная теплота плавления льда 334 кДж/кг. [106 см3]

17.18. В открытом сосуде находится лед массой 10 кг при температуре −10 °С. Сколько воды окажется в сосуде, если льду сообщить количество теплоты 20 МДж? [4,7 кг]

17.19. В чашке находится 500 г льда при 0 °С. В чашку вливают 200 г воды, нагретой до температуры 80 °С. Какова будет установившаяся температура и что будет находиться в чашке? [0 °С; 400 г воды и 300 г льда]

17.20. В закрытом сосуде с водой при температуре 0 °С плавает лед массой M, в который вмерзла свинцовая дробинка массой m. Какое количество теплоты необходимо подвести к системе лед − свинец, чтобы льдинка полностью погрузилась в воду? При решении задачи используйте табличные данные. [(M − ρл(ρ − ρв)m/(ρcв − ρл)))λ]


В задаче 17.18 необходимо учесть потери тепла? Подскажите как это сделать. Спасибо.


К задаче 17.28.
Решается задача последовательно: нагревание льда до температуры плавления, плавление льда, нагревание воды до 100 °С, испарение части воды оставшейся теплотой. В итоге в сосуде окажется вода m = 4,7 кг при температуре 100 °С.


Добрый день, можете помочь с задачей 17.15. Заранее спасибо;)


К задаче 17.15
 Для первого случая составьте уравнение

Pt1 = cmΔT1, (1)

для последующего нагревания и плавления
Pt2 = cmΔT2 + λm. (2)

Разделите (2) на (1) и выразите искомую величину.