Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть II -
Скачать (прямая ссылка):
удельная теплота плавления льда к =
= 3,3-105 Дж/кг.
5.27. В медный сосуд, нагретый до температуры Z1 = 350 °С, положили /и2 = 600 г льда при ґ2 = -10 °С. В результате в сосуде оказалось /из = 550 г льда, смешанного с водой. Определите массу сосуда. Теплообмен с окружающей средой отсутствует. Удельная те-плоемкость меди C1 = 4,0 ¦ 10 Дж/(кг-К); удельная теплоемкость
31 льда C2 = 2Д-103 Дж/(кг-К); удельная теплота плавления льда
X = 3,3 -IO5 Дж/кг.
5.28*. В калориметр, содержащий /W1 = IOOr льда при ^=O °С, впущено т2 =IOOr водяного пара при I2 =100°С. Какая температура установится в калориметре? Удельная теплоемкость воды с = 4,2-IO3 Дж/(кг-К), удельная теплота парообразования г = = 2,3 • IO6 Дж/кг, удельная теплота плавления льда X =
= 3,3 IO5 Дж/кг. Каково будет фазовое состояние содержимого калориметра?
5.29*. В калориметр налито W1 = 2 кг воды при Z1 = +5 0C и положен кусок льда массы т2 = 5 кг при t2 = -40 °С. Определите температуру содержимого калориметра после установления теплового равновесия. Теплоемкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь. Удельная теплоемкость воды
о
C1 = 4,2 • 10 Дж/(кг-К), удельная теплоемкость льда с2 = •2
= 2,1 ¦ 10 Дж/(кг-К) и удельная теплота плавления льда равны
^ = 3,3-105 Дж/кг.
5.30*. В цилиндре под невесомым поршнем площадью
л
S = 100 см находится W1 = 18 г насыщенного водяного пара. В цилиндр впрыскивают т2 =18 г воды при Zg =O0C. На сколько переместится поршень? Теплоемкостью и теплопроводностью цилиндра пренебречь. Снаружи цилиндра нормальное атмосферное
давление Pq = IO5 Па. Удельная теплоемкость и теплота парообразования для воды с = 4,2 • IO3 Дж/(кг-К) и г = 2,3 • IO6 Дж/кг.
5.31*. В открытый цилиндрический сосуд налиты в виде трех тонких горизонтальных слоев несмешивающиеся и взаимнонерас-творимые жидкости. Сосуд с жидкостями медленно и равномерно по объему нагревают. При какой температуре в сосуде начнет-
32
'// V/ 'А '// Ф ф У ф ся процесс кипения? Давление наружного воздуха — нормальное атмосферное. Зависимость давления насыщенного пара от температуры для каждой из жидкостей можно представить в виде
рнп = а (Г - Tnsi) , где Trui — температура плавления, а — постоянная величина. Для налитых в сосуд жидкостей температуры плавления и кипения соответственно равны: Tusil = 300 К, 7кип1 =400К, Fidi2 =300 К, Tiaffl2 =380 К, Troi^OK, Tkhii3 = = 350 К. Насыщенный пар можно считать идеальным газом.
Рахм =1°5 Па
5.32*. В открытый цилиндрический сосуд налиты в виде трех тонких горизонтальных слоев несмешивающиеся и взаимнонераство-римые жидкости. Сосуд с жидкостями медленно и равномерно по объему нагревают. При какой температуре в сосуде начнется процесс кипения? Давление наружного воздуха — нормальное атмосферное. Зависимость давления насыщенного пара от температуры для каждой из жидкостей можно представить в виде
Pw = °-(Т - Tnsi) , где Tusi — температура плавления, а — постоянная величина. Для налитых в сосуд жидкостей температуры плавления и кипения соответственно равны: Тш1 =280 К, 7кип1=380К, Tnjl2 = 300К. Tkmi2^SOK, Trol3=S00К, Tmn3 = = 400 К. Насыщенный пар можно считать идеальным газом.
Ратм =IO5 Па.
5.33. Сосуд с мутной водой был оставлен на ночь на подоконнике. К утру муть осталась только у стенки сосуда, обращенной к комнате. В какое время года произведен опыт?
0 Ф </f 1
^ ^ ^ 2
# У/ 3
33 6. НАСЫЩЕННЫЕ И НЕНАСЫЩЕННЫЕ ПАРЫ. ВЛАЖНОСТЬ
Пар — газообразная форма вещества, т.е. принципиальной разницы между газом и паром нет. В закрытом сосуде увеличение массы пара происходит до тех пор, пока не установится динамическое равновесие, характерное для данной температуры: число молекул, переходящих в единицу времени из жидкости в пар и из пара в жидкость, одинаково. Пар, находящийся в состоянии теплового равновесия с жидкостью того же химического состава, называется насыщенным паром. Давление насыщенного пара — наибольшее давление, которое может иметь пар при данной температуре. Давление насыщенного пара является функцией температуры.
При давлении порядка атмосферного и температуре порядка комнатной (по абсолютной шкале) насыщенный и ненасыщенный (перегретый) пары можно рассматривать как идеальный газ и применять к ним уравнение Менделеева— Клапейрона. Однако нужно иметь в виду, что при изотермическом изменении объема давление насыщенного пара не изменяется. В то же время при изо-хорическом изменении температуры меняется как давление, так и масса насыщенного пара.
Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным. Давление атмосферного воздуха складывается из парциальных давлений сухого воздуха рс и водяного пара рп, т.е. атмосферное давление
Pатм = Pс+ Pn ¦
Количество пара в воздухе характеризуют абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность выражается парциальным давлением паров в воздухе (либо плотностью паров). Относительная влажность ср равна отношению давления пара рП к давлению насыщенного пара рш (либо, что эквивалентно.
34 отношению плотности паров рп к плотности насыщенных паров Рнп ) nPli Данной температуре
