В сосуд с водой взятой

Задачи на количество теплоты с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на количество теплоты,
удельную теплоемкость».

1 г = 0,001 кг;     1 т = 1000 кг;    1 кДж = 1000 Дж;    1 МДж = 1000000 Дж

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.
 В железный котёл массой 5 кг налита вода массой 10 кг. Какое количество теплоты нужно передать котлу с водой для изменения их температуры от 10 до 100 °С?

При решении задачи нужно учесть, что оба тела — и котёл, и вода — будут нагреваться вместе. Между ними происходит теплообмен. Их температуры можно считать одинаковыми, т. е. температура котла и воды изменяется на 100 °С — 10 °С = 90 °С. Но количества теплоты, полученные котлом и водой, не будут одинаковыми. Ведь их массы и удельные теплоёмкости различны.

Задача № 2.
 Смешали воду массой 0,8 кг, имеющую температуру 25 °С, и воду при температуре 100 °С массой 0,2 кг. Температуру полученной смеси измерили, и она оказалась равной 40 °С. Вычислите, какое количество теплоты отдала горячая вода при остывании и получила холодная вода при нагревании. Сравните эти количества теплоты.

Задача № 3.
 Стальная деталь массой 3 кг нагрелась от 25 до 45 °С. Какое количество теплоты было израсходовано?

Задача № 4.
 В сосуде содержится 3 л воды при температуре 20 °С. Сколько воды при температуре 45 °С надо добавить в сосуд, чтобы в нём установилась температура 30 °С? Необходимый свободный объём в сосуде имеется. Теплообменом с окружающей средой пренебречь

Задача № 5.
 На сколько градусов изменилась температура чугунной детали массой 12 кг, если при остывании она отдала 648000 Дж теплоты?

Задача № 6.
 По графику определите удельную теплоёмкость образца, если его масса 50 г.

Задача № 7.
 Для нагревания медного бруска массой 3 кг от 20 до 30 °С потребовалось 12000 Дж теплоты. Какова удельная теплоемкость меди?

Задача № 8.
 Нагретый камень массой 5 кг, охлаждаясь в воде на 1 °С, передает ей 2,1 кДж энергии. Чему равна удельная теплоемкость камня?

Задача № 9.
 Какое количество теплоты потребуется для нагревания на 1 °С воды объемом 0,5 л; олова массой 500 г; серебра объемом 2 см3; стали объемом 0,5 м3; латуни массой 0,2 т?

Задача № 10.
 Какое количество теплоты получили алюминиевая кастрюля массой 200 г и находящаяся в ней вода объемом 1,5 л при нагревании от 20 °С до кипения при температуре 100 °С?

Задача № 11.
 а) Воздух, заполняющий объем 0,5 л в цилиндре с легким поршнем, нагрели от 0 до 30 °С при постоянном атмосферном давлении. Какое количество теплоты получил воздух? 
б) В порожнем закрытом металлическом баке вместимостью 60 м3 под действием солнечного излучения воздух нагрелся от 0 до 20 °С. Как и на сколько изменилась внутренняя энергия воздуха в баке? (Удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме равна 720 Дж/кг-°С.)

Задача № 12.
  ОГЭ
 Металлический цилиндр массой m = 60 г нагрели в кипятке до температуры t = 100 °С и опустили в воду, масса которой mв = 300 г, а температура tв = 24 °С. Температура воды и цилиндра стала равной Θ = 27 °С. Найти удельную теплоёмкость металла, из которого изготовлен цилиндр. Удельная теплоёмкость воды св = 4200 Дж/(кг К).

Задача № 13.
 В теплоизолированном сосуде сначала смешивают три порции воды 100 г, 200 г и 300 г с начальными температурами 20 °C, 70 °C и 50 °C соответственно. После установления теплового равновесия в сосуд добавляют новую порцию воды массой 400 г при температуре 20 °C. Определите конечную температуру в сосуде. Ответ дайте в °C, округлив до целого числа. Теплоёмкостью калориметра пренебрегите.

Решение.

Ответ: 39 °С.

Краткая теория для решения Задачи на количество теплоты.

Конспект урока «Задачи на количество теплоты».

Посмотреть конспект урока по теме «Количество теплоты. Удельная теплоемкость»

Следующая тема: «ЗАДАЧИ на сгорание топлива с решениями».

1. На рисунке представлен график зависимости температуры t от времени τ для куска льда массой 480 г, помещённого при температуре −20 °С в калориметр. В тот же калориметр помещён нагреватель. Найдите, какую мощность развивал нагреватель при плавлении льда, считая эту мощность в течение всего процесса постоянной. Теплоёмкостью калориметра и нагревателя можно пренебречь. (Удельная теплота плавления льда — 330 кДж/кг.)

2. Сколько грам­мов воды можно на­греть на спир­тов­ке на 30 °С, если сжечь в ней 21 грамм спирта? КПД спир­тов­ки (с учётом по­терь теплоты) равен 30 %. (Удельная теп­ло­та сго­ра­ния спир­та 2,9·107Дж/кг, удель­ная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°С)).

3. Теплоизолированный сосуд содержит смесь льда и воды, находящуюся при температуре 0 °С. Масса льда 40 г, а масса воды 600 г. В сосуд впускают водяной пар при температуре +100 °С. Найдите массу впущенного пара, если известно, что окончательная температура, установившаяся в сосуде, равна +20 °С.

5. Сколько грам­мов спир­та нужно сжечь в спиртовке, чтобы на­греть на ней воду мас­сой 580 г на 80 °С? КПД спир­тов­ки (с учётом по­терь теплоты) равен 20%. (Удельная теп­ло­та сго­ра­ния спир­та 2,9·107Дж/кг, удель­ная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°С)).

6. Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся при кри­стал­ли­за­ции 2 кг рас­плав­лен­но­го олова, взя­то­го при тем­пе­ра­ту­ре кристаллизации, и по­сле­ду­ю­щем его охла­жде­нии до 32 °С? (Удель­ная теплоёмкость олова — 230 Дж/(кг · °С).)

7. Тонкостенный сосуд содержит смесь льда и воды, находящуюся при температуре 0 °С. Масса льда 350 г, а масса воды 550 г. Сосуд начинают нагревать на горелке мощностью 1,5 кВт. Сколько времени понадобится, чтобы довести содержимое сосуда до кипения? Потерями теплоты и удельной теплоёмкостью сосуда, а также испарением воды можно пренебречь.

9. В тон­ко­стен­ный сосуд на­ли­ли воду, по­ста­ви­ли его на элек­три­че­скую плит­ку мощ­но­стью 800 Вт и на­ча­ли нагревать. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры воды t от вре­ме­ни τ. Най­ди­те массу на­ли­той в сосуд воды. По­те­ря­ми теп­ло­ты и теплоёмкостью со­су­да пренебречь.

11. Какое количество теплоты выделится при конденсации 2 кг пара, взятого при температуре кипения, и последующего охлаждения воды до 40 °С при нормальном атмосферном давлении?

12. Какое ми­ни­маль­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты не­об­хо­ди­мо для пре­вра­ще­ния в воду 500 г льда, взя­то­го при тем­пе­ра­ту­ре −10 °С? По­те­ря­ми энер­гии на на­гре­ва­ние окру­жа­ю­ще­го воз­ду­ха пренебречь.

13. В сосуд с водой по­ло­жи­ли кусок льда. Ка­ко­во от­но­ше­ние массы льда к массе воды, если весь лёд рас­та­ял и в со­су­де уста­но­ви­лась тем­пе­ра­ту­ра 0 °С? Теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щим воз­ду­хом пренебречь. На­чаль­ные тем­пе­ра­ту­ры воды и льда опре­де­ли­те из гра­фи­ка за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры t от вре­ме­ни τ для воды и льда в про­цес­се теплообмена.

14. Как из­ме­нит­ся внут­рен­няя энер­гия 500 г воды, взя­той при 20°С, при её пре­вра­ще­нии в лёд при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С?

15. В ста­кан мас­сой 100 г, долго сто­яв­ший на улице, на­ли­ли 200 г воды из лужи при тем­пе­ра­ту­ре +10 °С и опу­сти­ли в неё кипятильник. Через 5 минут ра­бо­ты ки­пя­тиль­ни­ка вода в ста­ка­не закипела. Пре­не­бре­гая по­те­ря­ми теп­ло­ты в окру­жа­ю­щую среду, най­ди­те мощ­ность кипятильника. Удель­ная теплоёмкость ма­те­ри­а­ла ста­ка­на равна 600 Дж/(кг · °С).

17. Сколько лит­ров воды при 83 °С нужно до­ба­вить к 4 л воды при 20 °С, чтобы по­лу­чить воду тем­пе­ра­ту­рой 65 °С? Теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щей средой пренебречь.

18. В тон­ко­стен­ный сосуд на­ли­ли воду мас­сой 1 кг, по­ста­ви­ли его на элек­три­че­скую плит­ку и на­ча­ли нагревать. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры воды t от вре­ме­ни τ. Най­ди­те мощ­ность плитки. По­те­ря­ми теп­ло­ты и теплоёмкостью со­су­да пренебречь.

19. 3 л воды, взя­той при тем­пе­ра­ту­ре 20 °С, сме­ша­ли с водой при тем­пе­ра­ту­ре 100 °С. Тем­пе­ра­ту­ра смеси ока­за­лась рав­ной 40 °С. Чему равна масса го­ря­чей воды? Теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щей сре­дой пренебречь.

21. В ста­кан мас­сой 100 г, долго сто­яв­ший на столе в комнате, на­ли­ли 200 г воды при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре +20 °С и опу­сти­ли в неё ки­пя­тиль­ник мощ­но­стью 300 Вт. Через 4 ми­ну­ты ра­бо­ты ки­пя­тиль­ни­ка вода в ста­ка­не закипела. Пре­не­бре­гая по­те­ря­ми теп­ло­ты в окру­жа­ю­щую среду, най­ди­те удель­ную теплоёмкость ма­те­ри­а­ла стакана.

23. Двигатель трак­то­ра со­вер­шил по­лез­ную ра­бо­ту 23 МДж, из­рас­хо­до­вав при этом 2 кг бензина. Най­ди­те КПД дви­га­те­ля трактора.

24. Автомобиль УАЗ из­рас­хо­до­вал 30 кг бен­зи­на за 2 ч. езды. Чему равна мощ­ность дви­га­те­ля автомобиля, если его КПД со­став­ля­ет 30%? (Удельная теп­ло­та сго­ра­ния бен­зи­на 4,6·107Дж/кг).

25. В сосуд с водой по­ло­жи­ли кусок льда. Ка­ко­во от­но­ше­ние массы воды к массе льда, если весь лёд рас­та­ял и в со­су­де уста­но­ви­лась тем­пе­ра­ту­ра 0 °С? Теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щим воз­ду­хом пренебречь. На­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру воды и льда опре­де­ли­те из гра­фи­ка за­ви­си­мо­сти  от вре­ме­ни  для воды и льда в про­цес­се теплообмена.