В двух сосудах погруженных в кипящую воду находятся азот
Задача по физике – 1142
В калориметр, в котором находилось $m_{0} = 100 г$ воды при температуре $T_{0} = 20^{ circ} C$, по каплям с постоянной скоростью начинают наливать горячую воду постоянной температуры. График зависимости температуры $T$ воды в калориметре от времени $t$ изображён на рисунке. Найдите температуру горячей воды, считая, что между падением капель в калориметре каждый раз успевает установиться тепловое равновесие. Потерями тепла пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 1143
На горизонтальную поверхность льда при температуре $T_{1} = 0^{ circ} C$ кладут однокопеечную монету, нагретую до температуры $T_{2} = 50^{ circ} C$. Монета проплавляет лёд и опускается в образовавшуюся лунку. На какую часть своей толщины она погрузится в лёд? Удельная теплоёмкость материала монеты $C = 380 Дж/(кг cdot ^{circ} C)$, плотность его $rho = 8,9 г/см^{3}$, удельная теплота плавления льда $lambda = 3,4 cdot 10^{5} Дж/кг$, плотность льда $rho_{0} = 0,9 г/см^{3}$.
Подробнее
Задача по физике – 1144
В два одинаковых сообщающихся сосуда налита вода (см. рисунок). В один их них кладут ледяной шарик объёмом $V = 100 см^{3}$, который через небольшое время, после установления уровня воды в сосудах, оказался погруженным в воду ровно наполовину. Какая масса воды перетекла при этом во второй сосуд и какая перетечёт потом, в процессе таяния льда? Плотность воды $rho_{в} = 1000 кг/м^{3}$, плотность льда $rho_{л} = 900 кг/м^{3}$.
Подробнее
Задача по физике – 1145
Имеется сосуд с небольшим отверстием у дна (см. рисунок). В сосуд помещён большой кусок кристаллического льда при температуре $T_{0} = 0^{ circ}C$. Сверху на лёд падает струя воды, её температура $T_{1} = 20^{ circ} C$, а расход $q = 1 г/с$. Найдите расход воды, вытекающей из сосуда, если её температура $T = 3^{ circ} C$. Теплообменом с окружающим воздухом и с сосудом можно пренебречь. Удельная теплоёмкость воды $C = 4,2 кДж/(г cdot ^{ circ } C)$, удельная теплота плавления льда $lambda = 340 Дж/г$. Вода в сосуде не накапливается.
Подробнее
Задача по физике – 1146
К свинцовому грузу, имеющему температуру $t_{0} = 0^{ circ} C$, привязали кусок льда массой $M = 1 кг$ и температурой $t = -30^{ circ} C$, после чего опустили их в большую бочку с водой температуры $0^{ circ} C$. При этом лёд и груз сначала утонули, а через некоторое время – всплыли. В каких пределах может находиться масса груза $m$? Плотность свинца $rho_{с} = 11 г/см^{3}$, плотность воды $rho_{в} = 1 г/см^{3}$, плотность льда $rho_{л} = 0,9 г/см^{3}$, удельная теплоёмкость льда $C_{л} = 2,1 кДж/(г cdot ^{ circ}C)$, удельная теплота плавления льда $lambda = 340 Дж/г$.
Подробнее
Задача по физике – 1147
В тонкостенной пластиковой бутылке находится $m_{0} = 1 кг$ переохлаждённой жидкой воды. В бутылку бросили сосульку массой $m_{1} = 100 г$, имеющую ту же температуру, что и вода в бутылке. После установления теплового равновесия в бутылке осталось $m_{2} = 900 г$ жидкости. Какую температуру имела переохлаждённая вода? Удельные теплоёмкости воды и льда равны $C_{1} = 4200 Дж/(кг cdot ^{ circ} C)$ и $C_{2} = 2100 Дж/(кг cdot ^{ circ} C)$ соответственно, удельная теплота плавления льда $lambda = 3,4 cdot 10^{5} Дж/кг$. Теплоёмкостью бутылки и потерями тепла пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 1148
В калориметре плавает в воде кусок льда. В калориметр опускают нагреватель постоянной мощности $N = 50 Вт$ и начинают ежеминутно измерять температуру воды. В течение первой и второй минут температура воды не изменяется, к концу третьей минуты увеличивается на $Delta T_{1} = 2^{ circ} C$, а к концу четвёртой ещё на $Delta T_{2} = 5^{ circ} C$. Сколько граммов воды и сколько граммов льда было изначально в калориметре? Удельная теплота плавления льда $lambda = 340 Дж/г$, удельная теплоёмкость воды $C = 4,2 кДж/(г cdot ^{ circ} C)$.
Подробнее
Задача по физике – 1149
1 кг льда и 1 кг легкоплавкого вещества, не смешивающегося с водой, при $- 40^{ circ} C$ помещены в теплоизолированный сосуд с нагревателем внутри. На нагреватель подали постоянную мощность. Зависимость температуры в сосуде от времени показана на графике. Удельная теплоемкость льда $C_{л} = 2,1 cdot 10^{3} Дж/(кг cdot ^{ circ} C)$, а легкоплавкого вещества в твёрдом состоянии $C = 10^{3} Дж/(кг cdot ^{ circ} C)$. Найдите удельную теплоту плавления вещества $lambda$ и его удельную теплоёмкость в расплавленном состоянии $C_{1}$.
Подробнее
Задача по физике – 1150
В открытый сверху сосуд кубической формы ёмкостью $V = 3 л$ залили $m = 1 кг$ воды и положили $m = 1 кг$ льда. Начальная температура смеси $T_{1} = 0^{ circ} C$. Под сосудом сожгли $m_{1} = 50 г$ бензина, причём доля $alpha = 80%$ выделившегося при этом тепла пошла на нагревание содержимого сосуда. Считая сосуд тонкостенным и пренебрегая его теплоёмкостью и тепловым расширением, найдите уровень воды в сосуде после нагрева. Удельная теплота плавления льда $lambda = 3,4 cdot 10^{5} Дж/кг$, удельная теплота испарения воды $L = 2,3 cdot 10^{6} Дж/кг$, удельная теплоёмкость воды $C = 4,2 cdot 10^{3} Дж/(кг cdot ^{ circ} C)$, плотность воды при $0^{ circ} C$ равна $rho_{0} = 1000 кг/м^{3}$, при $100^{ circ} C$ равна $rho = 960 кг/м^{3}$, удельная теплота сгорания бензина $q = 4,6 cdot 10^{7} Дж/кг$. Считайте, что дно сосуда горизонтально.
Подробнее
Задача по физике – 1151
Сухие дрова плотностью $rho_{1} = 600 кг/м^{3}$, привезённые со склада, свалили под открытым небом и ничем не укрыли. Дрова промокли, и их плотность стала равной $rho_{2} = 700 кг/м^{3}$. Для того, чтобы в холодную, но не морозную погоду (при температуре $T = 0^{ circ} C$) протопить дом до комнатной температуры, нужно сжечь в печи $M_{1} = 20 кг$ сухих дров. Оцените, сколько нужно сжечь мокрых дров, чтобы протопить дом до той же комнатной температуры? Удельная теплота парообразования воды $L = 2,3 cdot 10^{6} Дж/кг$, удельная теплоёмкость воды $C = 4200 Дж/(кг cdot ^{ circ} C)$, удельная теплота сгорания сухих дров $q = 10^{7} Дж/кг$.
Подробнее
Задача по физике – 1152
Физик хочет изготовить немного льда из дистиллированной воды. Для этого он наливает в открытый сосуд $M = 1 кг$ воды при температуре $T_{1} = 20^{ circ} C$ и начинает понемногу подливать в сосуд кипящий жидкий азот (которого в лаборатории много), имеющий температуру $T_{2} = -196^{ circ} C$. При этом смесь воды и жидкого азота всё время энергично перемешивается. Когда весь азот из сосуда испаряется, его доливают ещё, и так много раз, до получения желаемого количества смеси воды со льдом. Какая масса $m$ жидкого азота уйдёт на то, чтобы превратить в лёд половину массы воды? Теплоёмкостью сосуда и его теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Удельная теплоёмкость воды $C = 4200 Дж/(кг cdot ^{ circ} C)$, удельная теплота плавления льда $lambda = 3,4 cdot 10^{5} Дж/кг$, удельная теплота парообразования азота $L = 2,0 cdot 10^{5} Дж/ кг$.
Подробнее
Задача по физике – 1153
Любители чая считают, что кипяток, налитый в чашку, может заметно остыть даже за несколько секунд, что испортит качество получившегося чая. Проверим, правы ли они.
Над чашкой очень горячей воды поднимается пар. Скорость подъёма пара, оцениваемая на глаз, равна $V = 0,1 м/с$. Считая, что весь поднимающийся над чашкой пар имеет температуру $100 ^{ circ} C$, оцените скорость остывания чашки с очень горячей водой за счёт испарения воды (эта скорость измеряется в градусах за секунду). Масса воды в чашке $m = 200 г$, площадь поверхности воды $S = 30 см^{2}$, удельная теплота парообразования воды $L = 2,3 cdot 10^{6} Дж/кг$, удельная теплоёмкость воды $C = 4,2 cdot 10^{3} Дж/(кг cdot ^{ circ} C)$, плотность водяного пара при $100^{ circ} C$ равна $rho = 0,58 кг/м^{3}$.
Подробнее
Задача по физике – 1154
В кастрюле объёмом $V = 1,5 л$ налито $m = 200 г$ молока. Хорошо известно, что при кипячении молока на его поверхности появляется плотная пенка. Кастрюля стоит на плите и нагревается от $+98^{ circ} C$ до $+99^{ circ} C$ за 0,5 мин. Через какое время после этого молоко убежит? Для оценки молоко считайте водой, удельная теплоёмкость которой $C = 4,2 cdot 10^{3} Дж/(кг cdot ^{circ} C)$, а удельная теплота парообразования $L = 2,3 cdot 10^{6} Дж/кг$. Теплоёмкостью кастрюли пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 1155
В скороварке с закрытым клапаном находится 3 литра воды при температуре $120^{ circ} C$. Скороварку сняли с плиты и открыли клапан. Сколько воды останется в скороварке после того, как вода перестанет кипеть? Удельные теплота парообразования и теплоёмкость воды соответственно равны $L = 2,2 МДж/кг$ и $C = 4,2 кДж/(кг cdot ^{ circ} C)$. Теплоёмкостью стенок скороварки и потерями тепла через них пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 1156
В высокочувствительном герметичном калориметре измеряют теплоёмкость $C$ неизвестной массы $m$ воды, повышая температуру. При $T_{1} = 10,5^{ circ} C$ теплоёмкость скачком упала с $C_{1}$ до $C_{2}$. Объём сосуда калориметра $V = 1 л$. Пользуясь графиком зависимости плотности насыщенных паров воды $rho_{н}$ от температуры (см. рисунок), найдите $m, C_{1}$ и $C_{2}$. При температуре $T_{1}$ удельная теплота испарения воды равна $L = 2,5 cdot 10^{6} Дж/кг$. Теплоёмкость при постоянном объёме одного моля водяного пара $C_{V} = 3R = 24,9 Дж/(моль cdot ^{ circ} C)$.
Подробнее
Источник
Задача по физике – 2609
Под вакуумным колпаком находится трубка с теплоемкостью 600 Дж/К. В трубку загоняют пробку, теплоемкость которой 300 Дж/К. Через некоторое время температура трубки повысилась на 2,0 К. На сколько градусов повысится температура трубки, если в нее загнать с этого же конца еще одну такую же пробку?
Подробнее
Задача по физике – 2616
Два металлических стержня равного поперечного сечения изготовлены из материалов одинаковой теплопроводности, но разных коэффициентов теплового расширения. Длины стержней в тающем льде и кипящей воде соответственно $l_{1}$ и $l_{2}$, $L_{1}$ и $L_{2}$. Соединим стержни торцами и поместим конец первого в таящий лед, а конец второго в кипящую воду. Определите длину системы в этом состоянии. Температура плавления льда $T_{1}$, температура кипения воды $T_{2}$.
Подробнее
Задача по физике – 2617
В большой теплоизолированный сосуд, содержащий 10 г льда при температуре $- 10^{ circ} С$, впускают 5,0 г водяного пара (температура $100^{ circ} С$) при нормальном давлении. В каких состояниях и в каких количествах будет находится вода в сосуде после установления теплового равновесия? Теплоемкостью сосуда и воздуха в нем пренебречь. Удельная теплоемкость льда $2,1 кДж/(кг cdot К)$, воды $4,2 кДж/(кг cdot К)$, удельная теплота плавления льда $3,3 cdot 10^{5} Дж/кг$, удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг.
Подробнее
Задача по физике – 2623
В теплоизолированном непроницаемом сосуде, закрытым теплонепроницаемым подвижным поршнем массой $M = 100 кг$ находятся в состоянии теплового равновесия 4,40г “сухого” льда (твердая углекислота) и 0,10 моля углекислого газа. Сосуд находится в вакууме. Системе сообщается 2140 Дж теплоты. Определите установившуюся температуру в сосуде, если известно, что поршень поднялся на $h = 4,0см$. Температура сублимации $CO_{2} T_{c} = 194,7 К$, удельная теплота парообразования $r = 16,5 кДж/(К cdot моль)$, внутреннюю энергию 1 моля $CO_{2}$ считать равной $U = 3RT$. Сообщаемая теплота идет на возгонку, работу по подъему поршня (изобарический процесс) и изменение внутренней энергии газа.
Подробнее
Задача по физике – 2634
Высокая открытая стеклянная трубка вставлена в сосуд с водой. В трубке находится стобик ртути высотой $l = 15 см$, который запирает столб воздуха. При температуре $t_{0} = 20^{ circ} С$ высота столба воздуха равна $h_{0} = 10 см$. Воду в сосуде начинают медленно подогревать. Используя график зависимости давления насыщенных паров $P_{нас}$. воды от температуры $t^{ circ}$, постройте график зависимости высоты столба воздуха в трубке от температуры в диапазоне от $20^{ circ} С$ до $90^{ circ} С$. Атмосферное давление $P_{a} = 1,0 cdot 10^{5} Па$.
Подробнее
Задача по физике – 2636
Тепловой насос работает по идеальному обратному циклу Карно, забирая теплоту из теплоизолированного сосуда 1, содержащего $m_{1} = 3,0 кг$ воды при температуре $t_{1} = 30^{ circ} С$ и передавая ее сосуду 2, содержащему $m_{2} = 1,0кг$ горячей воды, находящейся при температуре кипения $t_{2} = 100^{ circ} С$. Какая температура установится в сосуде 1, когда в сосуде 2 вся вода выкипит? Какую работу совершит при этом тепловой насос? Теплоемкость воды $c_{1} = 4,2кДж / (кг cdot К)$; теплоемкость льда $c_{2} = 2,1кДж /(кг cdot К)$; удельная теплота парообразования $r = 2260 кДж/кг$; удельная теплота плавления льда $lambda = 336 кДж/кг$.
Подробнее
Задача по физике – 2641
Длина ствола пушки равна 5,0 м, масса снаряда 45 кг. Во время выстрела порох сгорает с постоянной скоростью $2.0 cdot 10^{3} кг/с$. Температура пороховых газов равна 1000 К, его средняя молярная масса $50 cdot 10^{-3} кг/моль$. Считая силу давления пороховых газов во время выстрела значительно большей всех остальных сил, действующих на снаряд, найдите скорость снаряда при вылете из ствола. Считать, что во время горения порох полностью превращается в газ, изменением температуры которого за время выстрела можно пренебречь. Подсказка. Во время движения снаряда в стволе его смещение пропорционально $t^{ alpha}$ ($t$ – время, $alpha$ – постоянная, которую надо найти).
Подробнее
Задача по физике – 2646
Молодой талантливый физик Федя решил самостоятельно изготовить термометр. Тонкую стеклянную трубку вставил в небольшой сосуд, залил в него подкрашенную жидкость, рассчитал шкалу, изготовил ее и прикрепил к трубке. Проводя испытания этого термометра Федя с удивлением обнаружил, что погруженный в тающий лед термометр показывает $t_{0} = 5^{ circ}$, а помещенный в кипящую воду дает показания $t_{1} = 95^{ circ}$. Какова температура воздуха в комнате, если показание Фединого термометра $t = 25^{ circ}$? Атмосферное давление нормальное.
Подробнее
Задача по физике – 2649
Согласно теореме о равнораспределении энергии, на каждую колебательную степень свободы атома кристалла в среднем приходится энергия, равная $kT$, где $T$ – абсолютная температура, $k$ – постоянная Больцмана. Пользуясь этой теоремой, найдите молярную теплоемкость кристаллов.
В таблице приведены значения удельной теплоемкости $c$ и молярные веса $|mu$ для ряда металлов. Оцените по этим данным значение универсальной газовой постоянной.
Таблица.
Подробнее
Задача по физике – 2662
Для совершения механической работы широко используются тепловые машины. Однако, для получения механической энергии можно использовать и «холод». Рассмотрите двигатель, рабочим телом которого является замерзающая вода, которая находится в цилиндре под поршнем. Воду замораживают с помощью жидкого азота, находящегося при температуре кипения, который подается внутрь цилиндра. Цилиндр «двигателя» изготовлен из стали, его диаметр 40 см, толщина стенок 3,0 мм.
За счет какой энергии может совершать работу такой двигатель?
Какую работу может совершить двигатель при использовании 1,0 кг жидкого азота?
Чему равен коэффициент полезного действия этого двигателя? Теплоемкостью цилиндра, поршня, холодильника, азота можно пренебречь. Лед под поршнем можно считать пластичным веществом.
Удельная теплота парообразования азота – $200 frac{кДж}{кг}$.
Удельная теплота плавления льда – $330 frac{кДж}{кг}$.
Плотность воды – $1,0 cdot 10^{3} frac{кг}{м^{3}}$; плотность льда – $0,90 cdot 10^{3} frac{кг}{м^{3}}$; плотность льда – $0,90 cdot 10^{3} frac{кг}{м^{3}}$.
Предел прочности стали, из которой изготовлен цилиндр 550 МПа.
Подробнее
Задача по физике – 2666
Имеется теплоизолированный толстостенный цилиндрический стакан, толщина стен которого составляет 20% от его внешнего радиуса. Если стакан нагреть до $t_{1} = 400^{ circ} С$ и полностью заполнить льдом, взятым при температуре плавления $t_{0} = 0^{ circ} С$, то, в конечном счете, весь лед растает. Во сколько раз нужно изменить толщину стенок стакана (при неизменном внешнем радиусе), чтобы, запонив его полностью льдом при тех же начальных температурах льда и стакана мя смогли бы закипятить воду? Испарением и тепловыми потерями пренебречь. Удельная теплоемкость воды $c = 4,19 Дж/кг cdot К$, удельная теплота плавления льда $lambda = 3,36 cdot 10^{5} Дж/кг$, температура кипения воды $t_{2} = 100^{ circ} С$.
Подробнее
Задача по физике – 2677
В большую кастрюлю налили $V_{0} = 2,0 л$ холодной воды при температуре $t_{0} = 15^{ circ} C$ и поставили на включенную электроплиту. За время $tau_{0} = 5,0 мин$ температура воды достигла $tau_{1} = 45^{ circ} C$. После этого в кастрюлю стали медленно доливать холодную воду (при температуре $t_{0} = 15^{ circ} C$) с постоянной скоростью $v = 100 frac{см^{3}}{мин}$, постоянно ее перемешивая в кастрюле. Постройте примерный график зависимости температуры воды в кастрюле от времени. При какой скорости наливания холодной воды $v_{1}$ температура воды будет оставаться постоянной во время наливания? Потерями теплоты и теплоемкостью кастрюли пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 2684
Два одинаковых теплоизолированных баллона соединены трубкой с краном К. В одном баллоне находится азот под давлением $P_{1}$ и при температуре $T_{1}$, в другом кислород под давлением $P_{2}$ и при температуре $T_{2}$. Какие давление и температура установятся в баллонах, если открыть кран?
Подробнее
Задача по физике – 2685
Воздушный шар-зонд наполняют воздухом, нагретым до температуры $t_{0} = 90^{ circ} С$. Конструкция шара такова, что его объем $V = 130 м^{3}$ все время остается постоянным, а давление воздуха в шаре равно атмосферному. Суммарная масса оболочки и груза равна $m = 6,0 кг$. Шар запускают с поверхности земли в безветренную погоду: температура воздуха $t_{a} = 15^{ circ} С$, атмосферное давление $p_{a} = 1,0 cdot 10^{5} Па$. Молярная масса воздуха $M = 29 cdot 10^{-3} frac{кг}{моль}$. Сразу после запуска скорость шара стала равной $v_{0} = 0,35 frac{м}{с}$. Температура воздуха $t$ внутри шара уменьшается со временем $tau$ по закону, представленному на графике. Определите по этим данным максимальную высоту подъема шара. Считайте, что температура и давление атмосферы от высоты не зависят. Сила сопротивления воздуха, действующая на шар, пропорциональна его скорости.
Подробнее
Задача по физике – 2690
Молярная теплоемкость $C_{v}$ (при изохорном процессе) идеального газа зависит от температуры по закону, представленному на рисунке ($R = 8,31 frac{Дж}{К cdot моль}$ – универсальная газовая постоянная). При температуре $T_{0} = 800 K$ один моль этого газа занимает объем $v_{0} = 1,0 л$. Постройте примерный график (в координатах P-V) адиабатного процесса для этого газа в заданном диапазоне температур (полагая, что число частиц газа остается неизменным).
Подробнее
Источник