Сосуд разделен перегородками на три части
Задача по физике – 5277
Тепловоз «Карно» ездит из пункта А в пункт В по маршруту длиной $L = 20 км$. Двигатель тепловоза работает по циклу Карно, нагревая воду от температуры атмосферы
до $100^{ circ} C$. Обычно тепловоз выезжал из А ночью, когда температура воздуха была равна $T_{н} = 5^{ circ} С$, и в туже ночь возвращался; запас топлива в тепловозе рассчитан строго для поездки ночью до пункта В и обратно. Однажды чиновники задержали тепловоз в пункте В, так что обратно он выехал днём, когда температура воздуха составляла $T_{д} = 25^{ circ} С$. На сколько «Карно» не доедет до пункта А из-за нехватки топлива? Считать силу трения и силу сопротивления воздуха постоянными, тепловые потери при нагревании воды составляют долю $eta$ от энергии сгорающего топлива.
Подробнее
Задача по физике – 5278
К резиновому воздушному шару, содержащему массу $m$ гелия, привязана очень длинная верёвка, масса единицы длины верёвки $lambda$. При атмосферном давлении $p_{0}$ шар зависает над полом на высоте $H$ (см. рис.). На какой высоте окажется шар, если атмосферное давление увеличится и станет равным $p_{1}$? Считать, что давление газа в шаре всегда на $Delta p$ больше, чем давление окружающего воздуха в данный момент. Молярные массы воздуха и гелия равны $M_{в}$ и $M_{г}$ соответственно.
Подробнее
Задача по физике – 5279
Сосуд разделён на две половины герметичной перегородкой. В левой половине находится в равновесии смесь гелия и ксенона (см. рис. ); масса содержащегося гелия $m_{1}$, масса ксенона $m_{2}$. В правой половине сосуда первоначально—вакуум. В перегородке на короткое время открыли небольшое отверстие. Найти отношение концентраций гелия и ксенона в правой части сосуда после того, как отверстие закрыли. Молярные массы гелия и ксенона равны $M_{1}$ и $M_{2}$ соответственно.
Подробнее
Задача по физике – 5280
Груз поднимают при помощи невесомого поршня, скользящего без трения в вертикальном теплоизолированном цилиндре. Под поршнем находится идеальный одноатомный газ, медленно нагреваемый при помощи электронагревателя с КПД $eta = 1/2$. Определить КПД подъёмного устройства, если атмосферное давление отсутствует.
Подробнее
Задача по физике – 5281
Правый конец металлического стержня длиной 1 м погружен в ацетон, левый погружают в кипящую воду. На стержне, на расстоянии 47 см от его левого конца, лежит маленький кристалл нафталина. Сколько ацетона выкипит, пока расплавится весь нафталин? Считайте, что вся теплопередача происходит только через стержень, а поток тепловой энергии через тонкий слой прямо пропорционален разности температур на торцах слоя. Количество кипящей воды в сосуде очень велико, кипение поддерживается. Температура кипения ацетона и температура плавления нафталина заданы.
Подробнее
Задача по физике – 5282
Теплоизолированный сосуд разделён на две части теплоизолирующим поршнем (см. рис.). С одной стороны от поршня, занимая объём $V_{1}$, находится масса $m_{1}$ водорода, с другой стороны, в объёме $V_{2}$, — масса $m_{2}$ гелия. Газы в сосуде нагревают, подключая к источнику постоянного напряжения два последовательно соединённых нагревательных элемента. Первый из этих элементов нагревает водород; известна зависимость его электрического сопротивления от температуры $R_{1}(T)$. Второй элемент находится в отделении с гелием. При включении нагревательных элементов поршень не сдвинулся. Какова зависимость сопротивления второго элемента от температуры?
Подробнее
Задача по физике – 5283
Горизонтально расположенный теплоизолированный сосуд разделён на $N$ частей $V_{1}, V_{2}, cdots V_{N}$ закреплёнными поршнями, между которыми находятся различные массы идеального одноатомного газа при различных начальных температурах и давлениях $P_{1}, P_{2}, cdots, P_{N}$. Определить давление в секции сосуда с номером i после того, как поршни получили возможность свободно перемещаться, а в сосуде установилось термодинамическое равновесие. Теплоёмкостью поршней пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 5284
Горизонтально расположенный теплоизолирующий цилиндр разделён перегородкой на два равных объёма $V$,в которых находится по одинаковому числу молей $nu$ идеального одноатомного газа при температурах $T_{1}$ и $T_{2}$ ($T_{1} > T_{2}$). Около небольшого отверстия в перегородке со стороны более нагретого газа расположен небольшой пропеллер, приводимый в движение струёй перетекающего через отверстие газа (см. рис.). Приводимый им в движение генератор подключён к расположенному в том же объёме нагревателю. До того, как отверстие было открыто, температура помещённых внутрь сосуда приборов равнялась температуре окружающего газа. Определить давление, которое установится в системе после достижения равновесия, если суммарная теплоёмкость устройств внутри цилиндра равна $C$.
Подробнее
Задача по физике – 5285
На нерастяжимой нити длиной $2L$ закреплены на расстоянии $L/2$ друг от друга два маленьких шарика с зарядами $+q$ и $-2q$. Концы нити связали, образовавшееся кольцо натянули на два тонких цилиндра, расположенных на расстоянии $L$ друг от друга. Радиусы цилиндров очень малы, так что обе половины нити лежат практически на одной прямой (см. рис.). Систему поместили в однородное электрическое поле $E$. Первоначально нить вместе с шариками имела небольшую скорость, так что она скользила по цилиндрам. Затем, из-за небольшого трения о воздух, система остановилась. Где могут расположиться шарики? Силой тяжести и трением нити о цилиндры пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 5338
Медный кубик со стороной $a$, нагретый до температуры $t > 0^{ circ} C$, был помещён в лёгкий, тонкий, плотно прилегающий к стенкам теплоизолирующий колпачок так, что открытой осталась только одна грань (см. рис.). Кубик положили открытой гранью вниз на ледяной куб массы $M$, плавающий в воде при температуре $0^{ circ} C$. Кубик начал проплавлять во льду углубление квадратного сечения, всё глубже погружаясь в него. После установления в системе теплового равновесия измерили глубину, на которую погрузился в воду ледяной куб. Построить график зависимости этой глубины от первоначальной температуры меди. Известны плотности воды, льда и меди, а также удельная теплоёмкость меди и удельная теплота плавления льда. Считать, что вода, образующаяся при плавлении льда, имеет температуру $0^{ circ} C$ и та её часть, которая вытекает из углубления, сразу удаляется —стекает с поверхности ледяного куба.
Подробнее
Задача по физике – 5339
Два литра воды нагревают на плитке мощностью 500 Вт. Часть тепла теряется в окружающую среду. Зависимость мощности тепловых потерь от времени приведена на рис. Начальная температура воды равна $20^{ circ} C$. За какое время вода нагреется до $30^{ circ} C$? Удельная теплоёмкость воды $c$ известна.
Подробнее
Задача по физике – 5340
Имеются три цилиндрических сосуда, отличающиеся только по высоте. ?мкости сосудов равны 1 л, 2 л и 4 л. Все сосуды заполнены водой до краёв. Воду в сосудах греют с помощью кипятильника. Из-за потерь тепла в атмосферу мощности кипятильника не хватает для того, чтобы вскипятить воду. В первом сосуде воду можно нагреть до $t_{1} = 80^{ circ} C$, во втором — до $t_{2} = 60^{ circ} C$. До какой температуры можно нагреть воду в третьем сосуде, если комнатная температура $t = 20^{ circ} C$? Считайте, что теплоотдача в атмосферу с единицы площади поверхности пропорциональна разности температур воды и окружающей среды. Вода в сосуде прогревается равномерно.
Подробнее
Задача по физике – 5341
В лаборатории провели исследование 1 г новой жидкости X. На рис. дан график зависимости объёма синтезированной жидкости от температуры. Оказалось, что теплоёмкость полученного количества жидкости равна $c = 3 Дж/^{ circ} C$ и не зависит от температуры, что температура кипения — $T_{К} = 80^{ circ} C$, а теплота парообразования — $Q_{П} = 240 Дж$. Также выяснилось, что жидкость не смешивается с водой. В воду объёмом $V_{В} = 5 мл$ при температуре $T_{В} = 9^{ circ} C$ налили $V_{Х} = 1 мл$ жидкости X при некоторой температуре $T_{X}$. Найти минимальную $T_{X}$, при которой вся добавленная в воду жидкость выкипит. Удельная теплоёмкость воды известна.
Подробнее
Задача по физике – 5342
На сильном морозе лыжники дышат через специальную «грелку», внутри пластмассового корпуса которой находится система проволочных решёток. Решётки нагреваются воздухом, который лыжник выдыхает, и нагревают вдыхаемый воздух. При температуре на улице $T_{0} = – 20^{ circ} C$ температура грелки, которую использовал лыжник, была равна $T_{1} = – 6^{ circ} C$. Во время разминки лыжник стал дышать вдвое чаще. До какой температуры $T_{2}$ нагрелась грелка?
Примечание. Температура воздуха, выдыхаемая лыжником, равна $T_{Л} = 36^{ circ} C$. Считать, что температура воздуха, проходящего через грелку, успевает сравняться с её температурой. Мощность теплоотдачи от грелки в окружающую среду (через боковую поверхность) пропорциональна разности температур грелки и окружающей среды. Теплоёмкость грелки достаточно большая, так что за время вдоха/выдоха её температура практически не меняется.
Подробнее
Задача по физике – 5343
Система, изображённая на рисунке, состоит из неподвижного блока A, через который перекинута верёвка, соединяющая кусок льда В при температуре $0^{ circ} C$ и невесомый блок C. Через блок C также перекинута верёвка, на одном конце которой висит груз массой $m = 10 г$, а другой конец которой соединён с полом через пружину жёсткостью $k = 100 Н/м$. Вначале кусок льда погружен наполовину в воду при температуре $t_{к} = 20^{ circ} C$, находящуюся в стакане. Объём воды в стакане $V = 200 мл$. В процессе таяния льда система приходит в движение, и лёд поднимается из воды. Какая температура будет у воды, когда лёд полностью выйдет из неё? Считать, что теплообмен происходит только между льдом и водой в стакане. Плотности воды и льда, удельные теплоёмкость воды и теплота плавления льда, а также ускорение свободного падения известны.
Подробнее
Источник
Задача по физике – 12967
В приведенной на рисунке схеме использованы одинаковые вольтметры. Сопротивления двух резисторов одинаковы и равны каждый по $R$, двух других – по $3R$. Показания приборов составляют 2 мА, 3 В и 0,5 В. Найдите no этим данным величину $R$.
Подробнее
Задача по физике – 12968
Резистор сопротивлением 100 Ом подключен к сети переменного напряжения 220 В, 50 Гц последовательно с диодом (идеальный диод имеет нулевое сопротивление при пропускании через него тока одной полярности и бесконечное сопротивление при попытке пропустить ток другой полярности). Найдите среднюю мощность, выделяющуюся в резисторе в виде тепла. Во сколько раз изменится эта мощность при подключении параллельно резистору конденсатора емкостью 1 мкФ? А при подключении конденсатора емкостью 1000 мкФ?
Подробнее
Задача по физике – 12969
Плосковыпуклая линза сделана из стекла с коэффициентом преломления $n = 1,5$ и имеет диаметр $D = 5 см$. Радиус выпуклой сферической поверхности $R = 5 см$. На плоскую поверхность линзы вдоль ее главной оптической оси падает широкий параллельный пучок лучей. Определите размер пятна на экране, расположенном за линзой перпендикулярно падающему пучку. Положение экрана было выбрано по минимальному размеру светлого пятна при узком (ограниченном диафрагмой) пучке лучей вдоль главной оптической оси.
Подробнее
Задача по физике – 12970
Система состоит из большого тела массой $M$, к которому прикреплены два блока, и двух одинаковых гладких тел массой $M/5$ каждое (см. рисунок). Каким должен быть коэффициент трения между болышим телом и поверхностью стола, что бы это тело могло оставаться неподвижным при любых значениях направленной вертикально вниз силы $vec{F}$? Нити считать легкими и нерастяжимыми, трение учитывать только между поверхностью стола и большим телом. Считай те, что за время решения этой задачи тела не успеют удариться о блоки.
Подробнее
Задача по физике – 12971
Внутри большого теплоизолированного сосуда находится 32 г кислорода, температура сосуда и кислорода 300 К, манометр показывает давление 1 атм. Еще внутри сосуда находится очень легкая капсула, содержащая 1 г гелия при температуре 500 К. Капсула лопается, и гелий выходит из нее в сосуд. Как будут меняться со временем показания манометра? Теплоемкость большого сосуда составляет 1000 Дж/К.
Подробнее
Задача по физике – 12972
Собрана схема их трех одинаковых батареек по 9 В и четырех одинаковых вольтметров (см. рисунок). Найдите показания приборов.
Подробнее
Задача по физике – 12973
Две одинаковые катушки индуктивности расположены недалеко друг от друга. Одна из них подключена к источнику синусоидального переменного напряжения последовательно с амперметром, к концам другой катушки подключен второй амперметр. Амперметры показывают 1 А и 0,2 А (угадайте сами, какой из них показывает 1 А, а какой 0,2 А). Один из амперметров отключают (при отключении амперметра цепь разрывается). Что покажет после этого оставшийся амперметр? Катушки, приборы и источники можно считать идеальными. Сопротивление проводов пренебрежимо мало.
Подробнее
Задача по физике – 12974
Заяц бежит по прямой с постоянной скоростью 5 м с, В некоторый момент его замечает лиса и начинает погоню. Скорость лисы постоянна по величине и равна 4 м/с, а движется она тоже не самым лучшим образом — скорость ее в каждый момент направлена точно в ту точку, где находится заяц. Вначале расстояние между ними уменьшается, затем начинает возрастать. Минимальное расстояние составляет 30 м. Какое ускорение было у лисы в тот момент, когда расстояние стало минимальным?
Подробнее
Задача по физике – 12975
В системе, показанной на рисунке, силы трения отсутствуют. При каком значении силы $F$ клин и тележка могут двигаться вместе, без проскальзывания? Угол при основании клина $alpha$.
Подробнее
Задача по физике – 12976
Кусок мела лежит на горизонтальной доске с коэффициентом трения $mu$. Доску резко начинают двигать в горизонтальном направлении со скоростью $v_{0}$, а через время $tau$ резко останавливают. Найдите длину меловой черты на доске.
Подробнее
Задача по физике – 12977
В высокий вертикальный сосуд квадратного сечения, разделенный вертикальными перегородками на три части (см. рисунок), налили до одной и той же высоты горячий суп с температурой $+65^{ circ} С$ – в большое отделение, теплый компот при $+35^{ circ} С$ и холодный квас при $+20^{ circ} С$. Наружные стенки сосуда очень хорошо теплоизолированы, внутренние перегородки имеют одинаковую толщи ну и сделаны из одного материала, не очень хорошо проводящего тепло. Через некоторое
время суп остыл на 1 градус. Считая, что все эти жидкости – практически одна вода, определите, насколько изменились за это время температуры остальных двух жидкостей. Кваса в сосуде столько же, сколько компота, супа – вдвое больше.
Подробнее
Задача по физике – 12978
В закрытом сосуде кроме воздуха содержится некоторое количество воды. Температура внутри сосуда поддерживается равной $+100^{ circ} С$. Начальный объем сосуда 10 л, жидкость при этом занимает очень небольшую часть объема сосуда, а давление составляет ровно 2 атм. При увеличении объема сосуда до 20 л давление в нем упало до 1,4 атм. Считая эти значения точными, найдите массу воздуха в сосуде. А сколько молекул воды содержится в сосуде?
Подробнее
Задача по физике – 12979
Высокий вертикальный сосуд содержит небольшое количество гелия под поршнем массой $M$, на который поставлена гиря массой $49M$. В состоянии равновесия поршень “висит” над дном сосуда на высоте $h$. Гирю снимают с поршня, и он начинает движение вверх. Оцените максимальную высоту подъема поршня. На какой высоте над дном сосуда поршень в конце концов остановится? Считайте при расчете, что трения в системе нет, стенки и поршень совершенно не проводят тепло, а теплоемкость стенок и поршня сосуда очень мала.
Подробнее
Задача по физике – 12980
Конденсаторы, емкости которых $C, 2C$ и $3C$, соединены друг с другом, как показано на рисунке. Конденсатор емкостью $2C$ заряжен до напряжения $U_{0}$, остальные два не заряжены. К свободным выводам конденсаторов одновременно подключают резисторы сопротивлениями $R, 2R$ и $3R$. Какое количество тепло ты выделится за большое время на каждом из этих резисторов?
Подробнее
Задача по физике – 12981
Катушка индуктивности содержит много витков и намотана из проволоки с высоким удельным сопротивлением. Выводы катушки замкнуты между собой, около катушки расположен сильный постоянный магнит. Магнит очень быстро убирают, при этом в цепи появляется ток. За первые 100 мс выделяется 0,01 Дж тепла, за следующие 100 мс — еще 0,006 Дж. Какое общее количество теплоты выделится в цепи за большое время?
Подробнее
Источник
Задача по физике – 605
Предположим, что в некоторой среде сила сопротивления $F$ движению тела зависит от скорости $v$ последнего как $F=mu v^{alpha}$, где $alpha > 0$.
При каких значениях показателя степени $alpha$ тело после придания ему начального импульса проходит бесконечно большое расстояние?
Подробнее
Задача по физике – 606
Известно, что атмосферное давление на Марсе составляет 1/200 часть от атмосферного давления на Земле. Диаметр Марса примерно вдвое меньше земного, и если средняя плотность Земли равна $rho_{з} = 5.5 cdot 10^{3} кг/м^{3}$, то Марса $rho_{м} = 4 cdot10^{3} кг/м^{3}$.
Определите, во сколько раз масса марсианской атмосферы меньше, чем земной.
Подробнее
Задача по физике – 607
В двух вертикальных цилиндрах различного поперечного сечения под поршнями, массы которых $m_{1} = 1 кг$ и $m_{2} = 2 кг$, находится газ при постоянной температуре, а над поршнями – вакуум. Цилиндры соединены внизу трубкой, а поршни располагаются на одинаковой высоте $h_{0} = 0,2 м$.
Какова будет разность их высот $h$, если увеличить массу 1-го поршня до массы 2-го?
Подробнее
Задача по физике – 608
Стенки сосуда, в котором находится газ температуры $T$, имеют температуру $T_{c}$.
В каком случае давление газа на стенки сосуда больше: когда стенки сосуда холоднее таза ($T_{c}
T$)?
Подробнее
Задача по физике – 609
С $n$ молями идеального газа совершен круговой процесс (цикл) 1 – 2 – 3 – 4 – 1, состоящий из двух изобар 2 – 3 и 4 – 1, изохоры 1 – 2 и некоторою процесса 3-4, изображенного на $pV$ – диаграмме прямой линией (рис.). Температуры газа в состояниях 1,2,3 равны $T_{1},T_{2},T_{3}$ соответственно, точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.
Определите работу $A$ газа за цикл.
Подробнее
Задача по физике – 610
С 3 молями идеального одноатомного газа совершен цикл, изображенный на рис. Температуры газа в различных состояниях равны: $T_{1} = 400 К, T_{2} = 800 К, T_{3} = 2400 К$ и $T_{4} = 1200 К$.
Найдите работу $A$ газа за цикл.
Подробнее
Задача по физике – 611
Определите работу $A$, которую совершает идеальный газ в замкнутом цикле $1 rightarrow 4 rightarrow 3 rightarrow 2 rightarrow 1$, изображенном на рис., если $p_{1} = 10^{5} Па, p_{0} = 3 cdot 10^{5} Па, p_{2} = 4 cdot 10^{5} Па, V_{2} – V_{1} = 10 л$ и участки цикла 4 – 3 и 2 – 1 параллельны оси $V$.
Подробнее
Задача по физике – 612
Над газом совершают два тепловых процесса, нагревая его из одного и того же начального состояния до одинаковой конечной температуры. На $pV$-диаграмме процессы изображаются прямыми линиями 1-3 и 1-2 (рис.).
Определите, при каком из процессов газу сообщается большее количество теплоты.
Подробнее
Задача по физике – 613
Сосуд вместимостью $V= 30 л$ разделен на три равные части неподвижными полупроницаемыми тонкими перегородками (рис.). В левую часть вводят $m_{H_{2}} = 30 г$ водорода, в среднюю $m_{O_{2}} = 160 г$ кислорода и в правую $m_{N_{2}} = 70 г$ азота. Через левую перегородку может диффундировать только водород, через правую – водород и азот.
Какое давление будет в каждой из трех частей сосуда после установления равновесия, если он поддерживается при постоянной температуре $T = 300 К$?
Подробнее
Задача по физике – 614
Спускаемый аппарат космического корабля приближается к поверхности планеты по вертикали с постоянной скоростью, передавая на борт корабля данные о наружном давлении. График зависимости давления (в условных единицах) от времени приведен па рис.. Опустившись на поверхность планеты, аппарат измерил и передал на борт данные о температуре: $T=700 К$ и ускорении свободного падения: $g=10 м/с^{2}$. Определите:
скорость $v$ спуска аппарата, если известно, что атмосфера планеты состоит из углекислого газа $CO_{2}$;
температуру $T_{h}$ на высоте $h =15 км$ над поверхностью планеты.
Подробнее
Задача по физике – 615
В вертикальном цилиндре вместимостью $V$ под невесомым поршнем находится $n$ молей идеального одноатомного газа. Газ под поршнем теплоизолирован. На поршень положили груз массой $M$, в результате чего поршень переместился на расстояние $h$.
Определите конечную температуру газа $T_{к}$, установившуюся после перемещения поршня, если площадь поршня равна $S$, атмосферное давление $p_{0}$.
Подробнее
Задача по физике – 616
В вертикальном цилиндре с площадью поперечного сечения $S$ под поршнем, масса которого равна $M$, находится 1 моль идеального одноатомного газа. В некоторый момент времени под поршнем включается нагреватель, передающий газу за единицу времени количество теплоты $q$.
Определите установившуюся скорость $v$ движения поршня при условии, что давление газа под поршнем постоянно и равно $p_{0}$, газ под поршнем теплоизолирован.
Подробнее
Задача по физике – 617
Произведение давления таза на его объем ($pV$) не меняется с изменением объема при постоянной температуре, только если предположить, что газы, с которыми мы имеем дело, являются идеальными.
Определите, будет уменьшаться или увеличиваться произведение $pV$ при очень сильном сжатии газа, если не делать предположения об идеальности последнего.
Подробнее
Задача по физике – 618
Горизонтальный цилиндрический сосуд длиной $2l$ разделен тонким нетеплопроводящим поршнем на две равные части, в каждой из которых находится по $n$ молей идеального одноатомного газа при температуре $T$. Поршень прикреплен к торцам сосуда недеформированными пружинами жесткости $k$ каждая (рис.). Газу в правой части сообщили количество теплоты $Q$, в результате чего поршень сместился влево на расстояние $x=l/2$.
Определите количество теплоты $Q^{prime}$, отданное при температуре $T$ термостату, с которым газ в левой части все время находился в тепловом контакте.
Подробнее
Задача по физике – 619
Теплоизолированный сосуд разделен на две части нетеплопроводящим поршнем, который может перемещаться в сосуде без трения. В левой части сосуда содержится 1 моль идеального одноатомного газа, в правой – вакуум. Поршень соединен с правой стенкой сосуда пружиной, длина которой в свободном состоянии равна длине сосуда (рис.).
Определите теплоемкость $C$ системы. Теплоемкостью сосуда, поршня и пружины пренебречь.
Подробнее
Источник