Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 25 гостей.

Задачник Кванта

МКТ. Термодинамика

101.Ф577. При температуре на улице to = −20 °С работающая батарея поддерживает в комнате температуру t1 = 16 °С. Когда кроме батареи включили электроплитку мощностью P = 1 кВт, в комнате установилась температура t2 = 22 °С. Определите тепловую мощность батареи. Примечание. Теплопередача от одного тела к другому пропорциональна разности температур этих тел ΔP = kΔt, k = const.

102.Ф584. В небольшую тонкостенную металлическую кастрюлю налили 0,5 л воды, поставили кастрюлю на плиту и, измеряя температуру воды в различные моменты времени, построили график зависимости температуры от времени. Затем воду вылили, в кастрюлю налили 0,7 кг спирта и, поставив кастрюлю на ту же самую плиту, построили график зависимости температуры спирта от времени. Оба графика приведены на рисунке. Пользуясь этими графиками, определите удельную теплоемкость спирта и удельную теплоту его парообразования, если за 30 минут кипения количество спирта в кастрюле уменьшилось вдвое. Теплоемкость кастрюли 200 Дж/К. Испарением с поверхности жидкости пренебречь.


103.Ф586. Теплоизолированный сосуд откачан до глубокого вакуума. Окружающий сосуд одноатомный идеальный газ имеет температуру Тo. В некоторый момент открывают кран, и происходит заполнение сосуда газом. Какую температуру будет иметь газ в сосуде сразу после его заполнения?

104.Ф589. В цилиндре объемом 10 л, закрытом поршнем и помещенном в термостат с температурой 40 °С, находится по 0,05 моля двух веществ. Определите массу жидкости в цилиндре после изотермического сжатия, вследствие которого объем под поршнем уменьшается в 3 раза. Давление насыщенных паров первой жидкости при температуре 40 °С равно 0,7 × 104 Па, второй − 1,7 × 104 Па. Молярная масса первой жидкости 1,8 × 10−2 кг/моль, второй 4,6 × 10−2 кг/моль.

105.Ф592. Имеются два теплоизолированных сосуда. В первом из них находится 5 л воды при температуре t1 = 60 °С, во втором − 1 л воды при температуре t2 = 20 °С. Вначале часть воды перелили из первого сосуда во второй. Затем, когда во втором сосуде установилось тепловое равновесие, из него в первый сосуд отлили столько воды, чтобы ее объемы в сосудах стали равны первоначальным. После этих операций температура воды в первом сосуде стала t = 59 °С. Сколько воды переливали из первого сосуда во второй и обратно?

106.Ф594. Представьте себе, что вы находитесь в жарко натопленной бане, а за окном – мороз. Куда повалит пар, если вы откроете форточку?

107.Ф601. На Луне в вертикальном цилиндре, закрытом тяжелым поршнем, находится аргон при температуре T1. Поршень может перемещаться в цилиндре без трения. На поршень кладут осторожно второй такой же поршень. Определите температуру газа при новом равновесном положении поршня. Теплоемкость поршня и цилиндра, а также теплоотдачу не учитывать. Газ считается идеальным.

108.Ф604. В условиях невесомости жидкость, помещенная в стеклянный цилиндрический сосуд с радиусом основания R1, приняла форму, показанную на рисунке а. Свободная поверхность жидкости имела форму сферы радиусом Ro. Та же жидкость помещенная в стеклянный сферический сосуд радиусом R2, приняла форму, показанную на рисунке б. Свободная поверхность жидкости была плоской. Определите высоту уровня жидкости в сферическом сосуде. Какую форму будет иметь жидкость в сферическом сосуде, если радиус сосуда больше R2; меньше R2?


109.Ф609. Деталь, изготовленная из алюминия, взвешивается на аналитических весах с помощью латунных гирь. При одном взвешивании воздух внутри весов сухой, при другом − влажный, давление водяных паров в котором рв = 15,2 мм.рт.ст. Внешнее давление (р = 760 мм.рт.ст.) и температура (t = 20 °С) воздуха в обоих случаях одинаковы. При какой массе детали можно заметить разницу в показаниях весов, если их чувствительность mo = 0,1 мг? Плотность алюминия ρ1 = 2,7 г/см3, латуни ρ2 = 8,5 г/см3.

110.Ф612. Какое количество теплоты необходимо сообщить 0,1 кг неона для его нагревания на 5 °С, если при нагревании давление неона прямо пропорционально его объему?

111.Ф614. В замкнутом сосуде находился газообразный азот при комнатной температуре to = 20 °С и давлении po = 105 Па. В сосуд впрыснули некоторое количество жидкого азота с температурой t1 = −196 °С (это температура кипения азота при нормальном атмосферном давлении). Жидкий азот быстро испарился, после чего температура в сосуде оказалась равной t2 = −140 °С. После того как сосуд прогрелся до комнатной температуры, в нем установилось давление р = 1,5?105 Па. Определите молярную теплоту испарения жидкого азота. Теплоемкость газообразного азота при постоянном объеме СV = 20,8 Дж/(моль?К).

112.Ф622. Когда и во сколько раз больше абсолютная влажности воздуха (плотность водяных паров): в ноябре при температуре t1 = 0 °С и влажности 95% или в июле при t2 = 35 °С и влажности 40 %, если давление насыщенного пара при t1 равно р1 = 6?102 Па, а при t2р2 = 5,5?103 Па?

113.Ф624. В отростке сосуда, закрытого плоским поршнем диаметром D = 5 см, имеется небольшое количество воды (рис.). Диаметр отростка d = 2 мм. Если при постоянной температуре t = 20 °С поршень опустить на H = 10 см, то уровень воды в отростке повысится на h = 1 мм. Найдите давление насыщенных паров воды при температуре t.


114.Ф627. Пока вы решали задачи из «Кванта», картошка, которая стояла на плите, сварилась, вода выкипела, и кастрюля изнутри пригорела. Куда надо лить холодную воду, чтобы нагар легче отскочил – внутрь кастрюли или на ее внешнюю поверхность?

115.Ф628. В вертикальной трубке длиной Н = 152 см, запаянной с нижнего конца, имеется столбик воздуха высотой h = 76 см, запертый столбиком ртути (рис.). Атмосферное давление po = 105 Па, а температура to = 17 °С. До какой температуры следует нагреть воздух в трубке, чтобы вся ртуть вылилась?


116.Ф636. Цилиндрический сосуд, закрытый невесомым поршнем площадью сечения S, содержит газ под атмосферным давлением po. Объем газа при этом равен Vo. Сосуд погружают в воду (плотностью ρo) так, как показано на рисунке. Найдите зависимость расстояния х между поршнем и поверхностью воды от модуля F силы, удерживающей нить, которая привязана к поршню.

117.Ф649. В ведре находится смесь воды со льдом. Масса смеси 10 кг. Ведро внесли в комнату и сразу же начали измерять температуру смеси. Получившийся график зависимости t(τ) изображен на рисунке. Известны удельная теплоемкость воды св = 4200 Дж/(кг•К) и теплота плавления льда λ = 3,4 × 105 Дж/кг. Определите, сколько льда было в ведре, когда его внесли в комнату. Теплоемкостью ведра пренебречь.

118.Ф651. В научно-фантастической повести описывается аварийная ситуация, в которой астронавт массой М = 100 кг оказался на расстоянии l = 100 м от корабля со стаканом замерзшей воды. Обеспечивая сублимацию (испарение) льда, астронавт возвращается на корабль. Реален ли такой способ возвращения? Оцените, за какое время астронавт возвратится на корабль. Считайте, что сублимация льда происходит при постоянной температуре T = 272 К, давление насыщенных паров при этой температуре рн = 550 Па. Размеры стакана и массу льда задайте самостоятельно.

119.Ф657. Радиусы кривизны двух одинаковых слипшихся друг с другом мыльных пузырей равны R. После того как перегородка между пузырями лопнула, образовался один пузырь радиусом R1. Найдите атмосферное давление. Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора равен σ.

120.Ф658. Из баллона, в котором находятся сильно разреженные пары калия, через узкую горизонтальную трубку выходит пучок атомов. Определите температуру паров, если на горизонтальном пути длиной l = 50 см среднее смещение атомов по вертикали составляет h = 3,2 мкм.