Физика. Задачи для поступающих в вузы - Бендриков Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
374. Латунный сосуд при нагревании увеличился в объеме на п = 0,6 %. Найти увеличение температуры At сосуда, если коэффициент линейного расширения латуни Р = 2 • 10-5 К-1.
375. При температуре /() = 0 °С длины алюминиевого и железного стержней /()а = 50 см и /()ж = 50,05 см. Сечения стержней одинаковы. При какой температуре /, длины стержней и при какой температуре t2 их объемы будут одинаковы? Коэффициенты линейного расширения алюминия и железа Ра = 2,4 • 10~7 К-1 ирж= 1,2- 10-7 К-‘.
376. Коэффициенты объемного расширения воды для трех интервалов температур:
а, = -3,3 • 10-5 К-1 (0 =?/,=? 4 °С),
а2 = 4,8 • 10-5 К'1 (4 =? /2 =? Ю °С),
аз = 1,5 • КИК-' (10 ^ /3 ^ 20 °С).
Найти объем воды V при температуре t = 15 °С, если при температуре /'= 1 °С объем V' = 103 см3.
377. Сообщающиеся сосуды заполнены жидкостью, имеющей температуру При нагревании жидкости в одном из сосудов до температуры /2 уровень жидкости в этом сосуде установился на высоте Н, а в другом - на высоте h. Найти коэффициент объемного расширения жидкости.
64
378. Найти объем шарика ртутного термометра, если известно, что при температуре t{) = О °С ртуть заполняет только шарик, а между делениями 0 и 100 °С объем канала V = 3 мм3. Коэффициент объемного расширения ртути а = 1,8 • 10~4 К-1, коэффициент линейного расширения стекла Р = 8 • Ю^К-1.
379. В кварцевый литровый сосуд диаметра d = 6 см до половины налили воду, а затем положили шар из эбонита, имеющий объем
V = 100 см3. На какую высоту Ah поднимется уровень воды при изменении температуры от г, = 10 °С до t2 = 70 °С? Коэффициент объемного расширения воды а = 3 • 10-4 К-1, коэффициент линейного расширения эбонита Р = 8- 10-5 К-1. Тепловым расширением кварца пренебречь.
380. В кварцевый сосуд объема Vt = 2,5 л помещен латунный цилиндр массы т2 = 8,5 кг. Остальная часть сосуда заполнена водой. При нагревании сосуда вместе с содержимым на
At = 3 °С уровень воды в сосуде не изменился. Найти коэффициент объемного расширения воды а. Коэффициенты линейного расширения кварца и латуни Р, = '|'<Г
= 0,42 • 10-6 К_! и р2 = 0,2 • 10~4 К-1. Плотность латуни р2 = 8,5 • 103 кг/м3.
381. В колбу, плотно закрытую пробкой со вставленной в нее трубкой, до самой пробки налит керосин (рис. 56). Как изменится давление на дно колбы при рис ^ нагревании керосина на At = 30 °С, если объем колбы
V = 2 л, высота ее h = 20 см, сечение трубки 5 = 2 см2? Коэффициент объемного расширения керосина а = 10_3 К-1, его плотность до нагревания р = 0,8 • 103 кг/м3. Тепловым расширением колбы пренебречь.
§ 13. Количество теплоты.
Коэффициент полезного действия
Количеством теплоты называют энергию, переданную от одного тела к другому без совершения работы.
При изменении температуры тела количество переданной теплоты вычисляется по формуле
Q = cm{t2 -t]) = cmAt = стАТ, (2)
где с - удельная теплоемкость вещества, t\ и t2 — начальная и конечная температуры тела.
65
Превращение жидкости в пар происходит при постоянной температуре. Количество теплоты, переданной при этом жидкости, вычисляется по формуле
Qn = hn,
где X - удельная теплота парообразования. При конденсации пара такое же количество теплоты выделяется:
QK = -hn.
Плавление кристаллического тела также совершается при постоянной температуре и требует передачи телу количества теплоты
= гт,
где г - удельная теплота плавления. При кристаллизации то же количество теплоты выделяется:
??кГ = ~гт.
Если внутри системы, изолированной от окружающих тел, не совершается механической работы, то для нее справедливо уравнение теплового баланса:
Q\ + (?2 + + Qn = 0’ (3)
где (2|, Qz, • ••> Qn ~ количества теплоты, полученные (положительные) или отданные (отрицательные) телами системы. Эти количества теплоты выражаются вышеприведенными формулами.
382. Латунный сосуд массы т = 0,2 кг содержит т{ = 0,4 кг анилина при температуре г, = 10 °С. В сосуд долили т2 = 0,4 кг анилина, нагретого до температуры t2 = 31 °С. Найти удельную теплоемкость са анилина, если в сосуде установилась температура
0 = 20 °С. Удельная теплоемкость латуни с = 0,4 кДж/(кг • К).
383. В сосуд объема V с теплонепроницаемыми стенками, заполненный газом с молярной массой |j. при температуре Т и давлении р, внесен медный шарик массы тм, имеющий температуру Тм. Какая температура 0 установится в сосуде? Удельные теплоемкости газа и меди равны с и см. Газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль • К).
384. В сосуде смешиваются три химически не взаимодействующие жидкости, имеющие массы m{ = 1 кг, т2 = 10 кг, т3 = 5 кг, температуры t{ = 6 °С, t2 = ^40 °С, t3 - 60 °С и удельные теплоемкости С| = 2 кДж/(кг • К), с2 = 4 кДж/(кг • К), с3 = 2 кДжДкг • К). Найти температуру 0 смеси и количество теплоты, необходимое для последующего нагревания смеси до t = 6 °С.
66
385. В два одинаковых сосуда, содержащих воду (в одном масса воды гп\ = ОД кг при температуре Г, = 45 °С, в другом масса воды т2 = 0,5 кг при температуре t2 = 24 °С), налили поровну ртуть. После установления теплового равновесия в обоих сосудах оказалось, что температура воды в них одна и та же и равна 0 = 17 °С. Найти теплоемкость Сс сосудов. Удельная теплоемкость воды с = 4,2 кДж/(кг • К).
