В теплоизолированный сосуд налита вода массой
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.
Задача № 14. (повышенной сложности)
Стальной шарик радиусом 5 см, нагретый до температуры 500 ˚С, положили на лед, температура которого 0 ˚С. На какую глубину погрузится шарик в лед? (Считать, что шарик погрузился в лед полностью. Теплопроводностью шарика и нагреванием воды пренебречь.)
Дано: R = 0,05 м; t1 = 500 ˚С; t2 = 0 ˚С;
ρ1 (плотность стали) = 7800 кг/м3.;
ρ2 (плотность льда) = 900 кг/м3.
c (удельная теплоемкость стали) = 460 Дж/кг •˚С,
λ (удельная теплота плавления льда) = 3,3 • 105 Дж/кг,
Найти: h – ?
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».
Источник
Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Помогите, пожалуйста, срочно!
№1.В калориметр была налита вода объемом V=0,5 л при температуре t0=15 ∘C. В калориметр положили брусок из алюминия и брусок из свинца. Общая масса двух брусков M=100 г, их начальная температура t=100 ∘C. После установления теплового равновесия температура воды в калориметре повысилась на Δt=2 ∘C. Определите массу алюминиевого бруска. Ответ выразите в граммах, округлив до целого числа. Теплоемкостью калориметра и теплопотерями пренебречь. Удельные теплоемкости веществ: cв=4200 Дж/(кг⋅∘C), cал=900 Дж/(кг⋅∘C), cсв=130 Дж/(кг⋅∘C). Плотность воды равна ρ=1000 кг/м3.
№ 2
В электрическом чайнике, потребляющем от сети постоянную мощность, за время τ=15 мин нагревается до кипения вода массой M=3,6 кг, при этом часть воды массой m=5 г выкипает. Пренебрегая теплопотерями, определите, за какое время после этого выкипит еще m′=15 г воды. Ответ выразите в минутах, округлив до целого числа. Начальная температура воды в чайнике t=5 ∘C. Удельная теплоемкость воды cв=4200 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплота парообразования воды L=2,3⋅106 Дж/кг.
№ 3
В сосуд с площадью поперечного сечения S=100 см^2 налита вода. В воду полностью погрузили тело, подвешенное к динамометру. Тело не касается стенок и дна сосуда. В результате этого давление на дно сосуда увеличилось на Δp=500 Па, а показания динамометра составили F=9 Н. Найдите среднюю плотность тела. Ответ выразите в кг/м3, округлив до целого числа. Плотность воды ρ=1000 кг/м3. Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с2. Вода из сосуда не выливается.
№ 4
Молекула неизвестного вещества X
состоит из атомов кислорода и азота. Сколько атомов кислорода входит в состав молекулы этого вещества, если известно, что масса атома кислорода 16 а.е.м., масса атома азота 14 а.е.м., а масса молекулы X равна 108 а.е.м.?
№ 5
В цилиндрический сосуд с вертикальными стенками и площадью поперечного сечения S=100
см^2 налит керосин. В керосин опускают кусок льда, подвешенный на нити, так что он полностью погружен в керосин и не касается стенок и дна. Сила натяжения нити равна T=1 Н. Высота верхнего уровня керосина при этом равна h1. Лëд полностью тает, и высота верхнего уровня керосина становится равна h2. Определите разность уровней h2−h1. Ответ выразите в мм, округлив до целого числа. Ускорение свободного падения g≈10 м/с2. Плотность льда ρ1=0,9 г/см3, плотность керосина ρ2=0,8 г/см3, плотность воды ρ3=1 г/см3. Керосин не выливается из сосуда.
№ 6
В один массажный салон завезли партию специальных камней для массажа. Теплоемкость каждого из них зависит от температуры по линейному закону: C=C0(1+a⋅t), где C0=840 Дж/∘C, t — температура камней в ∘C, a=3,8⋅10−31∘C. Камни греются на плитке мощностью P=1 кВт. Для проведения процедуры требуется 10 камней. Как долго нужно будет нагревать эти камни от температуры 0 ∘C до необходимой температуры Tк=50 ∘C? Ответ выразите в минутах, округлив до десятых. Тепловыми потерями пренебречь.
№ 7
Ребята отправились в поход и захотели выпить горячего шоколада. У них было четыре плитки по m=200 грамм каждая. Ребята развели костер, сделали ужин и вспомнили про шоколад, когда у них осталось всего 2 полена, масса каждого равна m1=1 кг. До какой температуры они смогут нагреть шоколад? Ответ выразите в ∘C, округлив до целого числа.
Шоколад плавится при температуре Tш=35 ∘C. Температура в лесу составляла T0=15 ∘C, а нагреть шоколад в руках ребята не догадались. В твердом состоянии его теплоёмкость cтв=2700 Дж/(кг⋅∘C), в жидком — cж=1680 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплота плавления λ=126 кДж/кг. Эффективная удельная теплота сгорания дерева равна q=15 МДж/кг энергии (с учетом нагрева дерева до температуры горения). КПД готовки на костре η=0,6%.
№ 8
Вася изучал испарение воды. Он провел эксперимент и узнал, что из стакана диаметром d=8
см за Δt=20 минут испаряется Δm=10 граммов воды. Вдруг Вася нечаянно опрокинул стакан на пол, в результате образовалась лужа площадью 1000 см2. За какое время испарится эта лужа сама по себе, если в стакане было M=100 граммов воды? Ответ выразите в минутах, округлив до целого числа. Считайте, что в процессе испарения глубина лужи остается одинаковой во всех точках.
№ 9
В сосуд теплоемкостью C=1кДж/∘C помещен брусок льда массой m=20 г. И сосуд, и брусок находятся при температуре t1=−8 ∘C. Какую минимальную массу воды M, взятую при температуре t2=3 ∘C нужно налить в сосуд, чтобы установившая температура в сосуде была равна 0 ∘C? Ответ выразите в граммах, округлив до целого числа. Сразу после того, как в сосуд наливают воду, сосуд теплоизолируют. Удельная теплоемкость воды cв=4200 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплоемкость льда cл=2100 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплота плавления льда λ=330 кДж/кг.
№ 10
Сосуд с керосином стоит на весах. Показания весов равны m1. В этот сосуд опускают деревянную деталь массой m=100 г и плотностью ρ=500 кг/м3 и придавливают её сверху так, чтобы в керосин было погружено 7/8 объёма детали. Деталь не касается дна и стенок сосуда. Показания весов в этом случае равны m2. Определите изменение показаний весов Δm=m2−m1. Ответ дайте в граммах, округлив до целого числа. Плотность керосина ρ0=800 кг/м3. Керосин из сосуда не выливается.
№ 11
В калориметр, в котором находилось m=20 г воды, поместили брусок из галлия массой m1=200 г и брусок из сплава Вуда массой m2=150 г. Далее в калориметр опустили включенный кипятильник. За τ1=2 мин температура смеси увеличилась с T0=20 ∘C до T1=25∘C. Какова будет температура смеси еще через τ2=10 мин? Ответ выразите в ∘C, округлив до десятых. Мощность кипятильника считайте постоянной, тепловыми потерями можно пренебречь, химической реакции между компонентами смеси в калориметре не происходит.
Удельная теплоемкость воды c=4200
Дж/(кг⋅∘C), удельная теплота парообразования воды L=2,3⋅106 Дж/кг, температура плавления галлия t1=30 ∘C, удельная теплота плавления галлия λ1=5,6 кДж/кг, удельная теплоемкость твердого галлия c1,тв=380 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплоемкость жидкого галлия c1,ж=410 Дж/(кг⋅∘C), температура плавления сплава Вуда t2=65 ∘C, удельная теплота плавления сплава Вуда λ2=35 кДж/кг, удельная теплоемкость твердого сплава Вуда c2,тв=150 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплоемкость жидкого сплава Вуда c2,ж=170 Дж/(кг⋅∘C).
№ 12
В сосуд с водой, находящийся при температуре t1=10 ∘C, бросают кубик, взятый при температуре t2=80 ∘C. После этого в сосуде устанавливается температура t3=20 ∘C. Какое минимальное количество таких же кубиков, взятых при той же температуре t2, нужно добавить в сосуд, чтобы температура в сосуде оказалась больше либо равной t4=50 ∘C? Теплоемкостью сосуда и его теплообменом с окружающей средой можно пренебречь, вода их сосуда не выливается.
Помогите , сколько сможете! Очень срочно надо!
Источник