Сборник задач по физике - Славов А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Кастрюля довольно долго стоит на газовой плите, от которой ежесекундно
получает ЮОДж теплоты, а температура воды не становится больше 95°С.
Плиту выключают. Через какое время температура воды станет равной 94°С?
Плотность воды 103 кг/м3. Удельные теплоемкости воды и алюминия равны
соответственно 4,2-103 Дж/(кг-К), 0,9 кДж/(кг-К).
15.20. Нагретое до tx = 100°С тело опустили в сосуд с водой. Температура
воды повысилась с ?2 = 20°С до ?3 = 30°С. Какой станет температура 0
воды, если в нее опустить еще одно такое же тело, нагретое до ?4 = 80°С ?
15.21. Какое количество теплоты сообщили медному шарику, если его объем
увеличился на ДУ=1см3? Удельная теплоемкость меди с = 0,38кДж/(кг-К),
плотность меди р = 8,9-103 кг/м3, коэффициент линейного расширения а=
1,7-НГ5 К"1.
15.22. Какой КПД двигателя автомашины, если при скорости v = 20м/с расход
топлива составляет V= Юл бензина на 5 = 100км пути?
123
Двигатель развивает мощность N=20 кВт. Удельная теплота сгорания бензина
q = 44 МДж/кг, его плотность р = 0,7-103 кг/м3.
15.23. Какая масса пороха сгорает при выстрелу из карабина, если масса
пули т=10г, скорость ее при вылете v=700 м/с, КПД карабина Г| = 30%,
удельная теплота сгорания пороха q = 3,8 МДж/кг?
15.24. Реактивный самолет имеет четыре двигателя, развивающих силу тяги
F=2104H каждый. Сколько керосина израсходуют двигатели на перелет
S=5000км? Удельная теплота сгорания керосина q= = 45 МДж/кг, КПД
двигателя Г) =25%.
15.25. Определите, на сколько увеличится расход бензина на S = 1 км пути
при движении автомобиля массой т- 103кг по дороге с подъемом й = 3м на I-
100м пути по сравнению с расходом бензина на горизонтальной дороге. КПД
двигателя Г) = 30%. Скорость в обоих случаях одинакова. Удельная теплота
сгорания бензина <7 = 43 МДж/кг.
15.26. Автомобиль развивает скорость и, = 20 м/с, расходуя при этом ш, =
80г бензина на 5= 1 км пути. Какое количество бензина будет расходовать
автомобиль при скорости v2 = 25 м/с ? Какую мощность он при этом
разовьет? Сила сопротивления пропорциональна скорости. КПД двигателя ц =
30%. Удельная теплота сгорания бензина q = 43 МДж/кг.
16. Тепловые явления с изменением агрегатного состояния
16.1. Кусок свинца массой т= 1 кг расплавился наполовину при сообщении
ему количества теплоты <2 = 50кДж. Какова была начальная температура
свинца? Удельная теплоемкость свинца с = 0,13кДж/(кг-К), удельная теплота
плавления свинца г=24кДж/кг, его температура плавления Г0 = 600К.
16.2. Тигель, содержащий олово, нагревается электрическим током. Мощность
нагревателя постоянна. За время т, = 10мин температура олова повышается
от г, = 20°С до г2=70°С. Еще через т2=83мин олово полностью расплавилось.
Найдите удельную теплоемкость олова. Удельная теплота плавления олова
г=5,9-104 Дж/кг, его температура плавления f0=232°C. Теплоемкостью тигля
и.потерями пренебречь.
124
16.3. Для нагревания на электроплитке воды от температуры tl=0°C до
кипения потребовалось время 1, = 15 мин. После этого потребовалось время
т2= 1 ч 20 мин для обращения всей воды в пар при тех же условиях. Найдите
удельную теплоту парообразования воды, если удельная теплоемкость воды с
= 4,2-103 Дж/(кг-К).
16.4. В чайник со свистком налили воду массой т1 = 1 кг и поставили на
электрическую плитку мощностью N= 900 Вт. Через Т] = 7 мин раздался
свисток. Сколько воды останется в чайнике после кипения воды в течение т2
= 3мин? Чему равен КПД нагревателя? Начальная температура воды Г = 20°С,
ее удельная теплоемкость с = 4,2-103Дж/(кг-К), удельная теплота
парообразования воды Л = 2,3 МДж/кг.
16.5. В воду массой тх = 1 кг, взятой при температуре Г, =20°С, бросают
кусок железа массой т2 = ОД кг, нагретый до Г2 = 500°С. При этом
некоторое количество воды обращается в пар. Окончательная температура
воды получилась равной 0=24°С. Пренебрегая рассеянием тепла, определите
массу испарившейся воды. Удельные теплоемкости воды и железа С[ = 4,2-103
Дж/(кг-К), с2 = 0,46-103 Дж/(кг-К). Удельная теплота парообразования воды
Л = 2,3 МДж/кг.
16.6. В сосуд, содержащий т1 = 10 кг воды при температуре tx = Ю°С,
положили лед, имеющий температуру t2 = -50°С, после чего температура в
сосуде оказалась равной 0 = -4°С. Сколько льда положили в сосуд? Удельные
теплоемкости воды с1=4,2-103Дж/(кг-К) и льда с2 = = 2,1-103 Дж/(кг-К).
Удельная теплота плавления льда г=0,33 МДж/кг. Теплоемкостью сосуда и
потерями теплоты пренебречь.
16.7. Ванну объемом V= 100 л необходимо заполнить водой, имеющей
температуру 0 = 30°С, используя воду с температурой f, = 80°C и лед с
температурой t2=-20°С. Найдите массу льда, который придется положить в
ванну. Удельные теплоемкости воды с, =4,2-103 Дж/(кг-К) и льда с2 = 2,1-
103 Дж/(кг-К). Плотность воды р= Ю3кг/м3, удельная теплота плавления льда
г=0,33 МДж/кг. Теплоемкостью ванны и потерями теплоты пренебречь.
16.8. В медном калориметре массой тх= 1 кг находится вода массой ш2 = 2кг
и лед массой mi = 3 кг. Температура воды ?, = 0°С. Калориметр необходимо
