Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 8 гостей.

Задачник Кванта

МКТ. Термодинамика

201.Ф1120. Для сравнения теплопроводностей различных материалов предлагалось использовать следующий метод. На горячую плиту ставятся два одинаковых цилиндра из исследуемых материалов. На цилиндры кладут по кусочку воска. Где скорее воск начнет таять − тот цилиндр и обладает лучшей теплопроводностью. Верен ли этот метод?

202.Ф1125. Вертикальный теплоизолированный сосуд, в котором находится одноатомный газ, закрыт поршнем массой М. В сосуде включают нагреватель мощностью Р, и поршень начинает медленно двигаться вверх. За какое время он поднимется на высоту H относительно начального положения? Теплоемкостью поршня, трением и давлением атмосферы пренебречь.

203.Ф1133. В калориметре медленно остывает расплав исследуемого вещества. Удельная теплота плавления этого вещества (она была определена в предыдущих опытах равна 200 кДж/кг. По графику зависимости температуры вещества от времени (рис.) определите удельные теплоемкости в твердом и жидком состояниях. Теплоемкостью калориметра пренебречь.


204.Ф1139. U-образная трубка частично заполнена водой (рис.). Верхние концы трубки закрывают и нагревают правое колено трубки до температуры +100 °С, а левое − до +99,5 °С. Определите установившуюся разность уровней воды в коленах трубки. Справка: на высоте 23 этажа (70 м над землей) температура кипения воды на 0,25 градуса ниже, чем на уровне земли. Тепловым расширением стекла при расчетах пренебречь.

205.Ф1150. К идеальному одноатомному газу, заключенному внутри масляного пузыря, подводится тепло. Найдите теплоемкость газа (в расчете на 1 моль) в этом процессе, если давлением снаружи пузыря можно пренебречь.

206.Ф1155. Тяжелый поршень массой М может свободно перемещаться внутри вертикального теплоизолированного цилиндра сечением S, верхний конец которого закрыт, а нижний открыт в атмосферу (рис.). Внутри цилиндра имеется горизонтальная перегородка с маленьким отверстием, отсекающая от атмосферы один моль воздуха, занимающий объем V и имеющий атмосферное давление ро. Поршень, который вначале прижат снизу к перегородке, отпускают. Принимая, что внутренняя энергия газа равна с?Т, найдите, на сколько опустится поршень.


207.Ф1174. В кубическом сосуде объемом V = 1 л находится m = 0,01 г гелия при температуре T = 300 К. Понаблюдаем за одной из молекул. Сколько раз она ударится о верхнюю стенку сосуда за время t = 1 мин?

208.Ф1184. Железный пруток цилиндрической формы длиной 10 см нагрели в пламени газовой горелки. Температура горячего конца прутка оказалась 700 °С, на расстоянии 1 см от него − 500 °С, 2 см300 °С, 3 см200 °С, 5 см150 °С, температура другого конца прутка − 100 °С. Через одну минуту температура выровнялась и оказалась равной 200 °С. Оцените количество теплоты, которое пруток за это время потерял. Удельная теплоемкость железа 460 Дж/(кг?К), масса прутка 15 г.

209.Ф1189. В большой комнате зимой поддерживается постоянная температура Tk = +15 °С при помощи трех радиаторов центрального отопления, соединенных последовательно (рис.), по которым прокачивается горячая вода. При этом температура первого радиатора T1 = +75 °С, а последнего (третьего) − Т3 = +30 °С. Чему равна температура второго радиатора? Считайте, что теплообмен − как между радиатором и комнатой, так и между горячей водой и радиатором − пропорционален соответствующей разности температур.


210.Ф1194. Капилляр сделан из двух переходящих друг в друга тонких стеклянных трубочек с внутренними диметрами d1 и d2. В него ввели большую каплю воды массой М. Когда капилляр расположили горизонтально, вся капля «уползла» в тонкую часть, а когда его установили вертикально − вся вода из него вытекла. При каких углах между осью капилляра и вертикалью капля будет располагаться частично в толстой, а частично в тонкой трубочке? Коэффициент поверхностного натяжения воды σ, плотность воды ρ. Смачивание считать полным.

211.Ф1195. Вертикальная труба высотой Н = 1 м и площадью поперечного сечения S = 50 см2 открыта с двух концов. В нижней части трубы установлен нагреватель мощностью Р = 100 Вт. Какая скорость восходящего потока установится в трубе? Считайте, что нагреватель не загораживает поперечное сечение трубы. Атмосферное давление ро = 1 атм, температура снаружи комнатная. Молярная теплоемкость воздуха при неизменном объеме равна СV = 2,5R, где R − универсальная газовая постоянная.

212.Ф1200. На столе стоят два одинаковых стакана, в один из которых налит горячий чай. Температура чая to. Чай требуется охладить до температуры tk. Это можно сделать двумя способами: 1) сразу перелить чай во второй стакан и ждать, пока он остынет до температуры tk; 2) ожидать, пока чай остынет до некоторой температуры t1 такой, что после переливания во второй стакан температура чая сразу окажется равной tk. Какой способ быстрее? Известно, что теплоотдача стакана с чаем пропорциональна разности температур стакана и окружающей среды, теплообмен между чаем и стаканом происходит очень быстро. Теплоемкость стакана Сo, теплоемкость чая С.

213.Ф1202. При электрическом разряде в разреженном неоне (Ne) при комнатной температуре очень небольшая часть атомов неона распадается на электроны и ионы (масса М атома неона в 4 × 104 раз больше массы m электрона). Длина свободного пробега электронов (т.е. среднее расстояние, которое электрон проходит без соударений) l = 0,1 мм. Газ находится в электрическом поле с напряженностью Е = 10 В/см. Оцените «температуру» электронов, соответствующую их средней кинетической энергии.

214.Ф1205. При прочих равных условиях в какой шубе больше потери тепла на излучение − в белой или в черной?

215.Ф1215. В теплоизолированный сосуд с нагревателем внутри помещены 1 кг льда и 1 кг легкоплавкого вещества, не смешивающегося с водой. Сначала температура в сосуде была −40 °С, затем включили нагреватель, потребляющий постоянную мощность. Зависимость температуры в сосуде от времени показана на рисунке . Удельная теплоемкость льда сл = 2?103 Дж/(кг?К), твердого вещества − с = 103 Дж/(кг?К). Найдите удельную теплоту плавления вещества и его удельную теплоемкость в расплавленном состоянии.


216.Ф1220. Небольшой баллончик с остатками неона для пополнения подсоединяют на короткое время к большому резервуару, где давление р в два раза выше, чем в баллончике. Баллончик отсоединяют сразу после его заполнения. Каким будет окончательное давление газа в баллончике? Теплообменом газа со стенками баллончика при его заполнении пренебречь.

217.Ф1221. В прошлом веке русский ученый Б.И.Срезневский исследовал испарение капель жидкости в воздухе. Пусть это испарение происходит при постоянной разности температур за счет подвода тепла к капле от окружающей среды. Считая поток тепла на единицу поверхности шаровой капли пропорциональным разности температур и обратно пропорциональным радиусу капли, найдите зависимость радиуса капли от времени. За какое время окончательно испарится капля, радиус которой уменьшился в два раза за 10 минут?

218.Ф1224. В горизонтальном дне цилиндрического сосуда сделано круглое отверстие диаметром d = 10 см для слива воды. Если отверстие открыть, то не вся вода выльется − часть ее останется на дне. Оцените массу этой оставшейся воды, если дно сосуда плохо смачивается водой. Диаметр сосуда D = 50 см. Коэффициент поверхностного натяжения воды σ = 0,07 Н/м.

219.Ф1229. В стакан с водой опустили кипятильник, и вода начала понемногу нагреваться. График зависимости температуры воды от времени приведен на рисунке. По истечении трех минут кипятильник отключают от сети. Через какое время вода остынет до 50 градусов; до 30 градусов?


220.Ф1234. Для охлаждения потока воздуха в цилиндрической трубе при нормальных условиях, в некотором ее сечении впрыскивают одинаковые капли жидкого азота, которые испаряются двигаясь вниз по течению. Скорости газа и капель всюду равны между собой (их начальные значения 10 м/с), стенки трубы не проводят тепла. Найдите значения скорости, плотности и температуры потока после испарения всех капель, если их начальный секундный расход такой же, как и воздуха. Температура кипения жидкого азота при атмосферном давлении 77 К, удельная теплота парообразования 2 × 105 Дж/кг. Свойства газообразных воздуха и азота считать одинаковыми.