В теплоизолированный сосуд с большим

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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