На газовую плиту поставили сосуд в котором находится

#хакнем_физика ???? рубрика, содержащая интересный, познавательный контент по физике как для школьников, так и для взрослых ????

Если решая математические задачи, следует руководствоваться только условиями, в том числе и неявно заданными (например: находя градусную меру одного из смежных углов в случаях, когда известна градусная мера другого, непременной частью условия является значение суммы градусных мер смежных углов, равной 180 град.), то при решении физических задач следует учитывать ВСЕ физические явления и процессы, влияющие на результат рассматриваемой в задаче ситуации.

Вот для примера известная и часто встречающаяся во многих учебниках и сборниках задач, в том числе и олимпиадных (и не только для семиклассников) по физике.

ЗАДАЧА

В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды, когда лёд растает?

Прежде чем продолжить чтение, предлагаю читателю дать (хотя бы для себя) обоснованный ответ на вопрос задачи…

В «Сборнике вопросов и задач по физике» [Н.И. Гольдфарб, изд. 2, «Высшая школа», М.: 1969] эта задача, помещённая как часть № 10.7 на стр. 48, на стр.193 приводится ответ:

«Лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Когда лёд растает, образуется такое же количество воды, поэтому уровень не изменится».

Такой же ответ приводится и во многих других сборниках…

А вот в популярнейшем и по сей день, выдержавшим множество изданий трёхтомнике «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С. Ландсберга [т. I, изд. 7, стереотипное, «Наука», М.: 1971] ответа на эту задачу (№ 162.2, стр. 351) не приводится. И это не случайно!

Что же не учтено в вышеприведённом ответе? Правильно! Не учтено, что при таянии льда вода в стакане охлаждается — именно поэтому мы и бросаем туда кусочек льда!

Вот как должен выглядеть правильный ответ:

«При таянии льда вода в стакане охлаждается. При охлаждении все вещества уменьшаются в объёме. Однако вода, единственная из всех известных веществ, имеет наибольшую плотность при температуре +4 град. С, а это значит, что при дальнейшем охлаждении данная масса воды увеличивается в объёме, что, как мне это было известно из курса природоведения в 5 классе (1961/1962 учебный год), является условием сохранения жизни на Земле, поскольку позволяет достаточно глубоким водоёмам не промерзать до самого дна!).

При этом возможно три варианта развития ситуации:

I. Если температура воды до начала таяния льда была выше 4 град. С и, хотя и понизилась после таяния льда, но осталась выше этой температуры, то уровень воды в стакане уменьшится.

II. Если температура воды до начала таяния льда была ниже 4 град. С, а после таяния льда ещё и уменьшилась, то уровень воды в стакане увеличится.

III. В случае, когда начальная температура воды была выше 4 град. С, а после того как лёд растаял, оказалась ниже этой температуры, то об уровне ничего определённого сказать нельзя — нужны конкретные данные о температуре и массе воды и льда, чтобы дать точный ответ на вопрос задачи!».

С этой задачей связана для меня одна интересная история.

Лет 15 назад во дворе дома, в котором я живу, ко мне с грустным выражением лица подошёл паренёк по имени Серёжа и попросил помочь подготовиться к предстоящей ему завтра апелляции по физике в нашем Политехническом институте (ныне Технический университет).

Поскольку времени было слишком мало, то я ограничился советом: если, по его мнению, апелляция пройдёт не очень удачно, и надежды исправить тройку на вступительном экзамене не будет, то попросить экзаменатора ответить на вопрос этой задачи и заставил его дословно вызубрить приведённый выше ответ и даже отработал с ним интонацию изложения этого ответа. На следующий вечер он подошёл ко мне с достаточно счастливым видом.

Вот его рассказ, каким я его запомнил:

«Всё получилось так, как Вы и хотели. Апелляцию проводили два человека: профессор и ассистент кафедры общей физики института. Мне выпало общаться с ассистентом, а профессор в это время общался с другим абитуриентом.

В ответ на мою просьбу ответить на мой вопрос ассистент слегка улыбнувшись сказал: «Пожалуйста…».

«После того, как я проговорил условие задачи, ассистент, широко улыбнувшись, произнёс: «Ну, это известная задача. Уровень воды не изменится — это следует из закона Архимеда: плавающий лёд вытесняет массу воды, равную массе льда. Образовавшаяся при таянии льда вода заполнит тот объём, который занимал в воде плавающий лёд…».

«Позвольте с Вами не согласиться», — начал я и затем совершенно спокойно слово в слово пересказал заготовленный нами ответ…

В это время профессор жестом остановил своего абитуриента и стал внимательно меня слушать…

Когда я закончил, возникла небольшая пауза…Профессор, обращаясь к ассистенту спросил: «Что скажешь?».

«Кажется, всё верно», — неуверенно ответил тот, на что профессор сказал, что никогда ещё не слышал столь аргументированного ответа, после чего, уже обращаясь ко мне, добавил: «Молодой человек, мы, к сожалению, не можем поднять Вам оценку сразу на два балла, но четвёрку Вы очевидно заслужили!»».

Мне остаётся лишь добавить, что Серёжа был зачислен студентом!…

Наши читатели могут поделиться своим мнением по поводу решения задачи. Если вам было интересно, не забудьте подписаться на наш канал и хэштег #хакнем_физика

Автор: #себихов_александр 71 год, много лет проработал конструктором-технологом микроэлектронных приборов и узлов в одном из НИИ г. Саратова, затем преподавателем математики и физики.

Другие статьи автора:

Вы читаете контент канала “Хакнем Школа”. Подпишитесь на наш канал, чтобы не терять его из виду.

Источник

Задание1

На газовую плиту поставили сосуд, в котором находится 0,5 литра воды при температуре . В верхней части сосуда имеется ёмкость с 1 кг льда при температуре (см. рисунок). Пары воды могут выходить из сосуда, обтекая ёмкость со льдом. Что и при какой температуре окажется в верхней ёмкости к моменту, когда вся вода в сосуде испарится? Считать, что на нагревание ёмкости расходуется 50% теплоты, получаемой водой в сосуде. Испарением воды при температуре ниже , а также теплоёмкостью стенок сосуда и ёмкости пренебречь.

Задание 2. В теплоизолированном цилиндре, разделённом на две части тонким невесомым теплопроводягщим поршнем, находится идеальный одноатомный газ. В начальный момент времени поршень закреплён, а параметры состояния газа – давление, объём и температура – в одной части цилиндра равны = 1 атм, = 1 л и Т1 = 300 К, а в другой, соответственно, р2 = 2 атм, V2 = 1 л и Т2 = 600 К. Поршень отпускают, и он начинает двигаться без трения. Какое давление газа установится в цилиндре спустя достаточно долгое время, когда будет достигнуто состояние равновесия? Теплоёмкостями цилиндра и поршня можно пренебречь.

Задание 3.

Поршень может свободно без трения перемещаться вдоль стенок горизонтального цилиндрического сосуда. В объёме, ограниченном дном сосуда и поршнем, находится воздух (см. рисунок). Площадь поперечного сечения сосуда равна 20 см2, расстояние от дна сосуда до поршня равно 25 см, атмосферное давление 100 кПа, давление воздуха в сосуде равно атмосферному. Поршень медленно перемещают на 5 см влево, при этом температура воздуха не меняется. Какую силу требуется приложить, чтобы удержать поршень в таком положении? Ответ приведите в ньютонах, округлите до десятых.

Задание 4. Идеальный одноатомный газ, находящийся при температуре +327 °С, имеет объём 0,083 м3 и давление 120 кПа. В результате адиабатического процесса температура этого газа уменьшилась на 50 °С. Какую работу совершил газ в этом процессе? Ответ округлите до целого числа. Ответ приведите в Джоулях.

Задание 5. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке. На участке 1–2 газ совершает работу Дж. Участок 3–1 — адиабата. Количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, равно Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите количества теплоты, подведенное к газу от нагревателя.

Задание 6. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре К и давлении Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа Па. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу Дж?

Задание 7. Над одним молем идеального одноатомного газа провели процесс 1–2–3, график которого приведён на рисунке в координатах и где и Па — объём и давление газа в состоянии 1. Найдите количество теплоты, сообщённое газу в данном процессе 1–2–3.

Задание 8.Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре К и давлении Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его температура при расширении обратно пропорциональна объёму. Конечное давление газа Па. Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику количество теплоты Дж?

Задание9. В сосуде объёмом V с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью , заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение V, полагая газ идеальным.

ТОП-5 моделей плит на 1-2 конфорки.

Газовая варочная панель GEFEST 2001

Gefest 2001

Брестский завод предлагает оптимальный и экономичный вариант газовой плиты. У модели GEFEST 2001 только одна конфорка, которая дает тройное пламя. Для удобного пуска имеется электроподжиг. Управляется конфорка независимым блоком: для контроля пламени используется механический поворотный регулятор. Важно учитывать диаметр посуды – должен быть в пределах 240-280 мм – у посуды с меньшим диаметром дна могут излишне нагреваться, а порой даже плавиться, ручки. Поверхность плиты выполнена из закаленного стекла: не такой хрупкий материал, как обычное стекло, легко очищается и стильно смотрится. Решетки сделаны из чугуна. В комплекте идут жиклеры, если вместо подключения к трубе газоснабжения нужно будет подсоединить плиту к газовому баллону.

Электрическая варочная панель Fornelli PVA 30 Orsa BLF

Fornelli PVA 30 Orsa BLF

Среди компактных электроплит выделяется модель от итальянского бренда Fornelli – PVA 30 Orsa BL. Варочная панель на 2 конфорки выглядит стильно и впишется в дизайн любой кухни. Стеклокерамическую поверхность черного цвета легко очистить. Широкие конфорки разных диаметров работают на суммарной мощности 3,200 Вт: быстро набирают необходимую температуру. Для точной настройки используется дисплей сенсорной панели с возможностью регулировать уровень нагрева (всего их 9). Комфорта добавляет наличие изменяемой зоны нагрева: можно объединить конфорки и готовить в широкой посуде, например, плов в большом казане. Сенсорное управление даст возможность настроить таймер и поставить готовку на паузу (остается минимальный нагрев), установить защиту от детей. В качестве дополнительной меры безопасности полезно наличие защиты от перелива (автоотключение при попадании влаги на конфорку). В комплекте имеется скребок – поможет в очистке поверхности электроплиты.

Индукционная варочная панель Ginzzu HCI-241

Ginzu HCI 241

Все большую популярность набирает использование индукционных плит: это экономично, быстро и эффективно. Среди компактных моделей стоит выделить удачную недорогую модель от китайского производителя Ginzzu – HCI-241. У варочной панели 2 конфорки, которые нагревают только поверхность посуды, избегая теплопотерь при нагреве, за счет электромагнитного поля. Конфорки рассчитаны на кастрюли, сковородки, металлические миски и другие емкости диаметром от 120 до 260 мм. Общая мощность нагревательных элементов – 3100 Вт. Отличительной особенностью индукционных плит считается шумность. Модель HCI-241 работает не беззвучно: имеется пара вентиляторов. Дизайн у индукционной плиты минималистичный: поверхность из черного закаленного стекла с обрамлением стальной рамкой по периметру устройства. Управлять конфорками можно раздельно: на передней панели имеются сенсорные кнопки для установки следующих параметров: уровня нагрева и запуска таймера (можно отложить старт готовки максимум на 99 минут). Предотвратить изменение настроек поможет наличие функции защиты от детей. Модель Ginzzu HCI-241 удобно перевозить: ей можно пользоваться без монтажа в столешницу. За надежную установку на поверхности стола, столешницы, полки отвечают прорезиненные ножки.

Электрическая варочная панель Gorenje ECT322ORAB

Gorenje ECT322ORAB

Среди вариантов от именитых брендов можно выделить электрическую варочную панель на 2 конфорки Gorenje ECT322ORAB. Словенская электроплитка работает на максимальной суммарной мощности в 2900 Вт. Панель может выступать в роли основной встраиваемой в столешницу электроплитки при недостатке кухонного пространства. ECT322ORAB также может стать элементом расширенного или даже комбинированного варочного стола. Передняя конфорка имеет зону расширения, поэтому на ней можно готовить в посуде разного размера. Границы конфорок размечены не привычными кругами, а горизонтальными полосами-маркерами. Индикатор остаточного тепла подскажет визуально, какая зона осталось горячей после готовки – ее можно использовать для подогрева. Имеются функции защиты: от детей и автоотключение при длительном простаивании. Среди недостатков отмечают, что от ближней конфорки греется зона управления

Газовая варочная панель Midea MG 3205 X

Midea MG3205X

Еще один вариант, работающий на газу, – это китайская 2-х конфорочная плита Midea MG 3205 X. Варочная панель сделана из светлой нержавеющей стали: выглядит эффектно, но требует частой уборки. Чугунная решетка не обгорит и не потеряет вид даже после многих лет использования. Конфорки разных размеров: ближняя меньше дальней примерно в 3 раза. Можно использовать посуду диаметром от 120 до 220 мм. У плиты простое, механическое управление каждой конфоркой по отдельности. Это стандартная модель с управлением рычагами, без сенсорных панелей и современных функций вроде режима защиты от детей. Оснащена системой газ-контроля: отключает подачу газа к горелке, если пламя по какой-то причине погасло. Простая в установке и использовании варочная поверхность, которую можно встроить в столешницу.

Как выбрать настольную плиту?

Отметим несколько технических характеристик, которые важно учитывать перед покупкой настольной плиты или варочной поверхности. Среди наиболее значимых:

тип нагрева;
количество конфорок;
мощность;
безопасность;
другие особенности.

Выбор настольной плиты

Тип нагрева

В первую очередь стоит определиться будет ли это плита работать от электричества или на газу. Достаточно редко встречаются комбинированные модели, снабженные конфорками обоих типов.

Электрическая панель типа Hi-Light (нагревательные элементы ленточного типа) имеет стеклокерамическую поверхность, под которой находится спиральный нагревательный элемент. Работают быстро: панель сильно нагревается, а когда на нее попадает жир, пригорает.

Электрические панели

Особняком стоят индукционные варочные панели: у них высокая эффективность, так как они нагревают непосредственно посуду, а к недостаткам можно отнести шум мощных вентиляторов.

Также в продаже всегда можно отыскать классические электроплиты с чугунными конфорками-«блинами».

Количество конфорок

Компактные модели плит с двумя конфорками – чаще всего оптимальное решение для маленькой кухни или дачи.

Компактные плиты

Трехконфорочные панели подойдут тем, кто пользуется большой по диаметру посудой, а места под широкую варочную панель катастрофически не хватает.

Для нечастой готовки, к примеру, на даче, можно использовать плиту только лишь с одной конфоркой.

Мощность

От мощности электроплиты зависит не только скорость нагрева до заданной температуры. Мощность влияет на возможности подключения плиты. Если покупаете плиту с мощностью больше 3500 Вт, убедитесь в возможности подключения ее к трехфазной сети с напряжением 380 В.

Безопасность

Избежать неприятностей поможет наличие дополнительных функций для безопасности. Так, для газовых плит «мастхэв» – опция «газ-контроля». Специальные датчики контролируют процесс горения, и если пламя по какой-то причине погасло – автоматически прекращается подача газа.

Датчики процесса горения

Многие электроплиты имеют функцию защиты от детей: управление блокируется комбинацией кнопок. Удобно, если плита умеет распознавать наличие жидкости на поверхности – защита от перелива отключает нагрев, а плита известит об этом звуковым сигналом.

Другие особенности

Для газовой плиты важно наличие автоматического электроподжига. Не нужно будет пользоваться спичками или специальной зажигалкой.

Если планируете подключать к газовой плите баллон, то обратите внимание на комплектацию. В нее должны входить специальные жиклеры, отличающиеся от тех, что используются для подключения магистрального газа.

Для готовки на индукционной плите, не забудьте использовать специальную ферромагнитную посуду с плоским дном. Это та, к которой можно «приклеить» магнит.

На современной кухне не обязательно иметь классическую плиту с духовкой. Имеется богатый выбор экономичных и эффективных настольных электрических и газовых варочных панелей на несколько конфорок. Компактные размеры, удобное управление, надежность и долговечность, а главное – эффективный и быстрый нагрев – основные преимущества настольных плит. Ими удобно пользоваться в квартире-студии, на небольшой кухне или готовить еду на дачной кухне. Большинство одно- и двухконфорочных плит имеет стильный и элегантный современный дизайн: разнообразие цветов и форм позволит подобрать классный вариант под любой интерьер.

Источник