В медный теплоизолированный сосуд налита вода в которую

1) Кусок льда массой m = 0,8 кг нагревают от t1 = -20 °С до t2 = 0 °С. При этом затрачено количество теплоты Q = 33,6 кДж. Определить теплоемкость куска льда в этом процессе и удельную теплоемкость льда, если плавления не происходит.

2) На сколько больше теплоты выделится при полном сгорании бензина массой m = 2 кг, чем при полном сгорании сухих березовых дров той же массы?

3) На нагревание кирпича массой m1 = 4 кг на
·t1 = 63 °С затрачено такое же количество теплоты, как и для нагревания m2 = 4 кг воды на
·t2 = 13,2 °С. Чему равна удельная теплоемкость кирпича?

4) Паровой молот массой М = 10 т падает с высоты h = 2,5 м на железную болванку массой
m=200 кг. Сколько раз он должен упасть, чтобы температура болванки поднялась на
·t=40°С? На нагревание болванки идет 60% энергии, выделенной при ударах.

5) Определить коэффициент полезного действия плавильной печи, в которой для нагревания m1 = 0,5 т алюминия от Т1 = 282 К до температуры плавления Т2 = 932 К было израсходовано m2 = 70 кг каменного угля.

6) В воду объемом V = 20 л, находящуюся при температуре t1 = 27 °С, влили некоторое количество кипятка, в результате чего установилась температура воды t2 = 60 °С. Определить объем добавленного кипятка.

7) Самолет израсходовал m = 5 т бензина за t = 8 ч полета. Определить мощность двигателей самолета, если их КПД
· = 40%.

8) В медный теплоизолированный сосуд налита вода, в которую опустили горячий брусок из константана (сплав меди и никеля). После того как брусок остыл, выяснилось, что изменение температуры сосуда с водой в п = 11 раз меньше изменения температуры бруска. Массы сосуда, воды и бруска одинаковы. Найти процентное содержание меди и никеля в константане.

9) Два одинаковых сосуда содержат воду: один m1 = 0,1 кг при t1 = 45 °С, другой m2 = 0,5 кг при t2 = 24 °С. В сосуды наливают одинаковое количество ртути. После установления теплового равновесия в обоих сосудах температура воды оказалась одна и та же и равна t = 17 °С. Найти теплоемкость Со сосудов.

*) Горячий суп, налитый доверху в большую тарелку, охлаждается до температуры, при которой его можно есть без риска обжечься, за время t = 20 мин. Через какое время можно будет есть суп с той же начальной температурой, если разлить его по маленьким тарелкам, которые также заполнены доверху и подобны большой? Известно, что суп из большой тарелки помещается в n = 8 маленьких, и что количество тепла, отдаваемое в единицу времени с единицы поверхностикаждой тарелки, пропорционально разности температур супа и окружающей среды.

Источник

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по физике

Класс

Учебный год

Задача № 1

Мартышка и удав движутся навстречу по круговой дорожке, длина которой в два раза больше длины удава. Мартышка бежит со скоростью u по земле, а, встретившись с удавом, заскакивает на него и бежит по нему со скоростью u относительно удава. Добежав до хвоста, она спрыгивает на землю и бежит с той же скоростью u относительно земли… Найдите скорость удава, если после встречи с мартышкой в точке A дорожки следующая встреча произошла в диаметрально противоположной точке B. Удав всё время движется с постоянной скоростью по земле.

Решение: Мартышка добежит до хвоста удава за время t1 = L/u, где L длина удава (1 балл). Голова удава за это время сместится от A на

x = vt1 = vL/u (2 балла), на такое же расстояние сместится хвост удава от B (1 балл). Поэтому до места следующей встречи мартышке нужно пробежать по земле расстояние x, а голове удава за то же время t пройти расстояние L – x (1 балл), тогда t = x/u = (L – x)/v (1 балл). Отсюда для скорости удава получим уравнение v2 = (u – v)u (2 балла), положительный корень которого даёт искомое значение v = u(Ö5 – 1)/2, а отрицательный противоречит условию встречного движения (2 балла).

Ответ: v = u(Ö5 – 1)/2.

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по физике

Класс

Учебный год

Задача № 2

Имеются два кубика одинакового размера из разных материалов. В сосуд налита вода, а сверху масло плотности ρ = 0,8ρо, где ρо плотность воды. При опускании в сосуд первого кубика он плавает на границе раздела жидкостей, находясь наполовину объёма в воде и наполовину – в масле. Если кубики склеить и опустить в сосуд, то они плавают полностью погрузившись в воду. Выразите плотности материалов кубиков через плотность воды.

Решение:

Для плавания первого кубика из закона Архимеда следует, что масса кубика равна массе вытесненной жидкости (1 балл).

Выразим массу кубика через его плотность и объём m = ρ1V (1 балл).

Выразим суммарную массу вытесненной жидкости, учтя равенство вытесненных объёмов воды и масла m = ρV/2 + ρoV/2 (2 балла).

Откуда находим ρ1 = (ρ + ρo)/2 = 0,9ρо (2 балла).

В случае плавания склеенных кубиков в воде из закона Архимеда имеем ρ1V + ρ2V = 2ρoV (2 балла).

Откуда ρ2 = 2ρo – ρ1 = 1,1ρо (2 балла).

Ответ: ρ2 = 1,1ρо.

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по физике

Класс

Учебный год

Задача № 3

В электрочайнике с двумя нагревателями необходимо нагреть объем воды от комнатной температуры до температуры кипения. Каждый нагреватель, включенный в сеть отдельно, выделяет мощность . Через какое время закипит вода, если ее подогревать одним нагревателем или двумя, включенными в ту же сеть последовательно или параллельно друг к другу? КПД нагревателя . Удельная теплоемкость воды .

Решение: Для нагреванияводы до температуры кипения необходимо количество теплоты , где – масса воды в чайнике. При включении одного нагревателя его мощность , где – ток, текущий через него, и – напряжение сети. В этом случае на нагревание воды идет часть теплоты, выделяемой нагревателем, ; отсюда время нагревания воды одним нагревателем .

При параллельном включении двух нагревателей, как и при включении одного из них, на каждом нагревателе будет напряжение сети . Следовательно, в каждом из них будет выделяться та же мощность и общая мощность будет ; отсюда время нагревания воды двумя нагревателями .

При последовательном включении нагревателей общий ток через них будет равен . Поэтому общая мощность, выделяемая в них, . Следовательно, время нагревания водя в этом случае .

Ответ: ; ; .

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по физике

Класс

Учебный год

Задача № 4

Теплоизолированный сосуд был до краев наполнен водой при температуре t0 = 19◦С. В середину этого сосуда быстро, но аккуратно опустили деталь, изготовленную из металла плотностью ρ1 = 2700 кг/м3, нагретую до температуры tд = 99◦С, и закрыли крышкой. После установления теплового равновесия температура воды в сосуде равна tx = 32,2◦С. Затем в этот же сосуд, наполненный до краев водой при температуре t0 = 19◦С, вновь быстро, но аккуратно опустили две такие же детали, нагретые до той же температуры tд = 99◦С, и закрыли крышкой. В этом случае после установления в сосуде теплового равновесия температура воды равна

ty=48,8◦С. Чему равна удельная теплоемкость c1 металла, из которого изготовлены детали? Плотность воды ρ0 = 1000 кг/м3. Удельная теплоемкость воды с0 = 4200Дж/(кг ◦С).

Решение:

Пусть объем сосуда равен V0, а объем детали – V1.

Запишем уравнения теплового баланса для первого и для второго случаев:

c1ρ1V1(tд − tx) = c0ρ0(V0 − V1)(tx − t0) (1) (3 балла)

c1ρ1 ∙ 2V1(tд − ty) = c0ρ0(V0 − 2V1)(ty − t0) (2) (3 балла)

Исключим из этой системы объем V0. Для этого выразим в каждом уравнении величину c0ρ0V0 и приравняем получившиеся выражения:

(3)

Объём V1 сократится. После алгебраических преобразований получим ответ:

(4) (3 балла)

c1 = 920 Дж/(кг∙ ◦С) (1 балл).

Ответ: c1 = 920 Дж/(кг∙ ◦С).

Муниципальный этап

Источник

Задача по физике – 9549

Вертикальный цилиндрический сосуд закрыт поршнем, на котором лежат две одинаковые гири. Внутри и снаружи сосуда атмосфера находится воздух. Если одну из гирь убрать, то объём под поршнем увеличится в 1,5 раза. Во сколько раз изменится объём под поршнем, если к двум гирям добавить ещё одну такую же? Трения нет. Температуру воздуха считать постоянной.

В медный теплоизолированный сосуд налита вода в которую

Подробнее

Задача по физике – 9554

В пустой калориметр поместили очень холодный кусок льда и налили стакан кипятка ($T_{к} = 100^{ circ} С$). При этом весь кипяток превратился в лёд с установившейся температурой $T_{0} = 0^{ circ} С$. Когда в калориметр налили ещё 8 таких же стаканов кипятка, весь лёд превратился в воду с установившейся температурой $T_{0} = 0^{ circ} С$. Найти начальную температуру льда. Теплоёмкость воды $c_{в} = 4,2 кДж/(кг cdot ^{ circ} С)$, теплоёмкость льда $c_{л} = 2,1 кДж/(кг cdot ^{ circ} С)$, теплота плавления льда $lambda = 336 кДж/кг$.

Подробнее

Задача по физике – 9561

Надутый шарик находится внутри замкнутого сосуда, занимая четвёртую часть объёма сосуда. При этом давление газа внутри шарика равно $P_{1}$, а снаружи – $P_{2}$. Систему медленно нагревают. При некоторой критической температуре, когда объём шарика увеличился вдвое по сравнению с первоначальным, а разность давлений газа внутри и снаружи шарика стала равной $Delta P$, шарик лопнул. В дальнейшем температура газа в сосуде поддерживается равной критической. Определите установившееся давление газа в сосуде. Объёмом оболочки шарика пренебречь.

В медный теплоизолированный сосуд налита вода в которую

Подробнее

Задача по физике – 9564

Три одинаковые вертикально стоящие замкнутые цилиндрические цистерны соединены последовательно гибкими шлангами на середине высоты и снабжены клапанами для выпуска воздуха. Рабочий начал медленно подавать воду в крайнюю правую цистерну, предварительно открыв её воздушный клапан. Клапаны двух других цистерн остались закрытыми, так что воздух из них не выходил. К моменту, когда крайняя правая цистерна оказалась полностью наполненной, левая оказалась наполненной на 3/11 своего объёма. Какая доля объёма средней цистерны заполнилась водой? Объёмом соединительных шлангов пренебречь.

В медный теплоизолированный сосуд налита вода в которую

Подробнее

Задача по физике – 9570

Маленький кубик из железа ставят на массивный кусок льда. До какой минимальной температуры должен быть нагрет кубик из железа, чтобы он полностью погрузился в лед? Температура куска льда $0^{ circ} С$. Удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг, удельная теплоемкость железа $460 Дж/(кг cdot град)$. Плотность железа $7800 кг/м^{3}$, плотность льда $900 кг/м^{3}$. Считать, что вода из под кубика может вытекать.

Подробнее

Задача по физике – 9572

Кусок льда, помещенный в теплоизолированный сосуд, нагревают с помощью размещенного внутри сосуда нагревателя.График зависимости температуры $t$ от подводимого количества теплоты $Q$ приведен на рисунке. Считая, что удельная теплоёмкость льда $2,1 кДж/(кг cdot град)$, а начальная температура льда минус $40^{ circ} С$, Найдите с помощью приведенного графика удельную теплоту плавления льда. Теплоемкостью сосуда можно пренебречь. Процесс происходит при нормальном атмосферном давлении.

В медный теплоизолированный сосуд налита вода в которую

Подробнее

Задача по физике – 9580

В калориметре находятся два сосуда, разделённые теплопроводящей стенкой. В первый сосуд наливают жидкость массы $m_{1}$ и удельной теплоёмкости $c_{1}$, а во второй жидкость удельной теплоёмкости $c_{2}$. Найдите массу $m_{2}$ жидкости, налитой во второй сосуд, если известно, что после установления теплового равновесия первая жидкость нагрелась на 1/3 от начальной разницы температур.

В медный теплоизолированный сосуд налита вода в которую

Подробнее

Задача по физике – 9590

Чернильница представляет собой фигуру вращения, сечение которой изображено на рисунке. Какой объем чернил можно в неё налить? Радиусы внешней и внутренней цилиндрических поверхностей равны $R$ и $r$ соответственно. Чернильница стоит вертикально, наполняют её медленно. Плотность чернил $rho$, ускорение свободного падения $g$ атмосферное давление $P_{0}$, высота чернильницы $H$. Зазор снизу между дном и внутренним цилиндром незначительный. Толщиной стенок пренебречь.

В медный теплоизолированный сосуд налита вода в которую

Подробнее

Задача по физике – 9599

Плотность воздуха при постоянном давлении обратно пропорциональна его абсолютной температуре $T$, и при температуре $0^{ circ} С$ равна $1,3 кг/м^{3}$. В Васиной комнате было очень жарко – комнатный термометр показывал $+27^{ circ} С$. Поэтому, придя домой, Вася открыл окно, чтобы проветрить помещение, и отправился гулять. Вернувшись, он увидел, что термометр показывает всего $+10^{ circ} С$. Комната имеет размеры (в длину, ширину и высоту) $3,5 м times 4 м times 3 м$. Насколько увеличилась масса воздуха в комнате после такого проветривания?

Примечание: абсолютная температура $T$ измеряется в Кельвинах (К) и рассчитывается по формуле:

$T = t + 273 град$,

где $t$ – температура, выраженная в градусах Цельсия.

Подробнее

Задача по физике – 9602

Литр воды имеет комнатную температуру $20^{ circ} С$ и находится в открытом сверху тонкостенном сосуде. В воду быстро (за время меньше чем 1 с) опустили разогретую до $800^{ circ} С$ тонкую медную плоскую пластину массой 0,64 кг, удерживая её клещами. Пластина лежит в вертикальной плоскости. Верхний край пластины оказался вровень с уровнем воды в сосуде. Движениями пластины воду перемешали, и сразу же опустили в воду термометр. Что он показал?

Удельная теплоёмкость меди $0,38 кДж/(кг cdot ^{ circ} С)$, воды – $4,2 кДж/(кг cdot ^{ circ} С)$, удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг.

Подробнее

Задача по физике – 9603

При нагревании или охлаждении твердые тела, как известно, изменяют свой объем. Коэффициентом объемного расширения $beta$ называется коэффициент пропорциональности между относительным изменением объема $frac{ Delta V}{V}$ тела и изменением температуры этого тела $Delta t$, то есть $frac{ Delta V}{V} = beta Delta t$.

Стеклянный шарик с коэффициентом объёмного расширения $beta_{1}$ полностью погружают в жидкость сначала при температуре $t_{1}$, а затем – при температуре $t_{2}$. Модули сил Архимеда, действующих на шарик в этих случаях, равны, соответственно $F_{1}$ и $F_{2}$. Определите коэффициент объёмного расширения жидкости $beta_{2}$.

Подробнее

Задача по физике – 9609

Аккумулятор массой 5 кг, имеющий ЭДС 5 В, опустили полностью в дистиллированную воду на прочной нити, которая оказалась натянутой с силой 5 Н. Если этому аккумулятору (без воды) сообщить количество теплоты 5 кДж, то он нагреется на 5 градусов. Когда же к этому аккумулятору подключили резистор, через него потек ток силой 5 А, напряжение на выводах аккумулятора уменьшилось на 5%, и через 5 минут аккумулятор немного нагрелся. Найдите:

– среднюю плотность $p$ аккумулятора;

– среднюю удельную теплоёмкость $c$ аккумулятора,

– сопротивление $R$ резистора,

– изменение температуры $Delta t$ аккумулятора после 5 минут работы с нагрузкой, если потерями теплоты можно пренебречь.

Плотность воды $rho_{0} = 1,0 г/см^{3}$, ускорение свободного падения $g = 10 м/с^{2}$.

Подробнее

Задача по физике – 9610

Герметичный теплонепроницаемый вертикальный цилиндрический сосуд разделён массивным теплонепроницаемым горизонтальным тонким поршнем, скользящим вдоль стенок без трения. В обеих частях сосуда находится один и тот же идеальный газ. Известно, что при температуре $T$ в обеих частях сосуда поршень делит сосуд в отношении 2:1, считая от его верхнего торца. Если перевернуть сосуд и нагреть оказавшийся под поршнем газ до температуры $4T$, а температуру второй части оставить неизменной, то поршень вновь разделит сосуд в отношении 2:1, считая от верхнего торца. Чему равно отношение масс газов, разделённых поршнем?

Подробнее

Задача по физике – 9613

С одноатомным идеальным газом проводят циклы 1-2-3-4-1 и 1-2-4-1 , показанные на рисунке. Найдите КПД обоих циклов. КПД какого из циклов больше и на сколько?

Молярная теплоёмкость одноатомного идеального газа при постоянном объёме $C_{V} = frac{3}{2}R$.

В медный теплоизолированный сосуд налита вода в которую

Подробнее

Задача по физике – 9618

В медный калориметр массой $m_{1}$ и температурой $t_{1}$ наливают воду массой $m_{2}$ и температурой $t_{2}$ и кладут лед массой $m_{3}$ и температурой $t_{0} = 0^{ circ} С$. Удельные теплоемкости меди, воды и льда равны соответственно $c_{1}, c_{2}$ и $c_{3}$, удельная теплота плавления льда равна $lambda$. Найти температуру системы после установления теплового равновесия для произвольных значений $m_{1}, m_{2}, m_{3}, t_{1}, t_{2}$, если известно, что $t_{1}

Подробнее

Источник