Сборник задач по физике - Баканина Л.П.
Скачать (прямая ссылка):
198. В дьюаровском сосуде хранится жидкий азот при температуре T1 = 78° К в количестве 2 л. За сутки испарилась половина этого количества. Определить удельную теплоту испарения азота, если известно, что 40 г льда в том же дьюаре растает в течение 22 часов 30 минут. Скорость подвода тепла внутрь дьюара может считаться пропорциональной разности температур внутри и снаружи дьюара. Температура окружающего
47 воздуха T = 293° К. Плотность жидкого азота при 78° К равна 800 кг/м3.
199. На сколько градусов нагреется медная пластинка площадью S = 12 см2 при нарезании в ней резьбы с шагом 0,75 мм, если при нарезке к воротку нужно приложить момент сил 4,9 н-м? Удельная теплоемкость меди 376 дж/кг -град. Плотность меди 8,8 г/см3. Считать, что все выделяющееся тепло получает пластинка.
Тепловое расширение тел
200. Стальная и бронзовая пластинки толщиной 0,2 мм каждая склепаны на концах так, что при температуре 293° К образуют плоскую биметаллическую пластинку. Каков будет радиус изгиба этой биметаллической пластинки при температуре 393° К? Коэффициент линейного расширения стали аі = Г-10"5 1 /град, а бронзы (Х2=2 ¦ IO"5 1 /град.
201. Бронзовый стержень был охлажден в жидком азоте до температуры 72° К. Охлажденный стержень плотно вставили в прямоугольное отверстие жесткой обоймы, имеющей температуру 293° К так, что зазор между торцами стержне и соответствующими плоскостями отверстия обоймы можно считать равным нулю. Каким стало давление стержня на обойму после того, как он нагрелся до температуры 293° К? Коэффициент линейного расширения бронзы а= 1,75 -IO"5 1 /град. Модуль Юнга ?= 1,04• IOn н/м2.
202. Латунное кольцо сечением 2X5 мм и диаметром в несколько сантиметров было нагрето до температуры 573° К и плотно надето на стальной цилиндр, имеющий температуру 291° К. Какое усилие на разрыв испытывает кольцо после охлаждения до 291° К? Коэффициент линейного расширения латуни а = 1,84- IO"5 1 /град. Модуль Юнга ? = 6,47 - IO10 н/м2.
203. В центре стального диска имеется отверстие диаметром 4,99 мм (при 0°С). До какой температуры следует нагреть диск, чтобы в отверстие начал проходить шарик диаметром 5,00 мм? Линейный коэффициент теплового расширения стали а= 1,1 -IO"5 град'1.
204. Между двумя стенками помещен стержень постоянного сечения S, состоящий из двух частей одинаковой длины I/2, имеющих коэффициент теплового рас-
48 ширения eti и а2 и модули Юнга E1 и E2 соответственно. При температуре Tx торцы стержня лишь касаются стенок. С какой силой стержень будет давить на стенки, и насколько сместится место стыка частей стержня, если стержень нагреть до температуры T2? Деформацией стенок пренебречь.
205. В одном из двух сообщающихся сосудов, наполненных жидкостью при IO0C до уровня H0 = 10 см, температура жидкости поднялась на AT= 6°. Какая возникнет при этом разность уровней, если объемный коэффициент расширения жидкости ? = 0,0026 град'1} Расширением сосуда можно пренебречь.
206. В цилиндрический калориметр с площадью дна 30 см2 налито 200 см3 воды при температуре 303° К и опущен кусок льда массой 10 г, имеющий температуру 273° К. Определить изменение уровня воды к моменту, когда лед растает, по сравнению с начальным, когда лед уже был в калориметре. Объемный коэффициент теплового расширения воды ?=2,6.10~3 l/град. Теплота плавления льда ?ь = 3,34-105 дж/кг.
207. Брусок меди, имеющий температуру 273° К, и одинаковый с ним по объему брусок алюминия с температурой 373° К, сложены вместе, и их температуры выравниваются. Каково будет относительное изменение общего объема? Плотности, удельные теплоемкости и коэффициенты линейного расширения меди и алюминия равны соответственно:
pi = 8,5 г/см3, Ci = 376 дж/кг ¦ град, eti = l,7-10~5 1 /град; р2 = 2,6 г/см3, C2=920 дж/кг ¦ град, 02=2,3-10-5 1 /град.
208. Стеклянный шарик с коэффициентом объемного расширения ? взвешивается в жидкости при температурах tx и t2. Вес вытесненной жидкости равен соответственно P1 и P2. Определить коэффициент объемного расширения жидкости ?i.
Уравнение газового состояния
209. Какое давление имеет 1 кг азота в объеме 1 м3 при температуре 27° С? Атомный вес азота 14.
210. Определить массу аммиака NH3, содержащегося в баллоне емкостью 20 л при температуре 27° С и под давлением 190 лш рт. ст. 211. Температура комнаты была IO0C1 а после того, как комнату натопили, температура поднялась до 20° С. Объем комнаты 50 м3, давление в ней постоянно и равно 730 мм рт. ст. Насколько изменилась масса воздуха, находящегося в комнате? Считать, что
Цвозд = 29.
212. В легкой герметичной оболочке воздушного шара находится водород. Определить подъемную силу шара. Считать, что оболочка сделана из неупругого материала и может свободно растягиваться. Масса водорода т. Молекулярный вес воздуха принять равным 29.
213. Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, квадратный метр которого имеет массу р=1 кг/м2. Шар наполнен гелием при нормальном атмосферном давлении. При каком минимальном радиусе шар поднимет сам себя? Температура гелия и температура окружающего воздуха одинаковы и равны 0° С. Молекулярный вес воздуха принять равным 29.
