По теме «Агрегатные состояния вещества и термодинамика»

1. Лед, массой m, находящийся при температуре t, нагрели до температуры плавления t₁, после того, как весь лед расплавился, образовалась вода. Полученную воду продолжали нагревать до температуры кипения t₂, и затем все вещество перевели в пар. Температура плавления льда t₁ = 0⁰С, температура кипения воды

t₂ = 100⁰С. Удельная теплоемкость льда равна С_л = 2,1 кДж/(кг К), удельная теплота плавления льда равна = 330 кДж/кг, удельная теплоемкость воды -

С_в = 4,19 кДж/(кг К), удельная теплота парообразования воды L = 2,3 МДж/кг.

1). Определить количество теплоты Q₁, необходимое для нагревания льда до температуры плавления. Изобразить процесс на графике зависимости температуры от времени.

2). Определить количество теплоты Q₂, необходимое для плавления льда и количество теплоты Q₃, необходимое для нагревания воды до температуры кипения. Изобразить процесс на графике зависимости температуры от времени.

3). Определить количество теплоты Q₄, необходимое для парообразования воды, а так же общее количество теплоты Q, которое необходимо для превращения льда в пар. Изобразить процесс на графике зависимости температуры от времени.

Вариант	m, г	t, 0С	Вариант	m, г	t, 0С
		-12			-98
		-27			-32
		-37			-43
		-33			-54
		-47			-65
		-57			-76
		-67			-87
		-43			-98
		-53			-45
		-63			-34
		-87			-77
		-97			-66
		-56			-56
		-76			-67
		-87			-78
					-9

2. В помещении находится психрометр, сухой термометр которого показывает температуру t₀, а влажный температуру t₁.

1). Чему равна разность температур ? Пользуясь психрометрической таблицей, определите влажность воздуха в помещении .

2). Пользуясь таблицей для давления насыщенного водяного пара, определите давления p₁ и р₂ для данных температур.

3). Оцените, на сколько комфортными являются полученные значения для человека. Если условия являются не комфортными, то предложите, что нужно сделать, чтобы их улучшить.

Вариант	t0, 0С	t1, 0С	Вариант	t0, 0С	t1, 0С

3. Некоторая жидкость плотностью , с коэффициентом поверхностного натяжения находится в капилляре диаметром d и поднимается на высоту h.

1). Найдите радиус r капилляра. Определить на какую высоту h поднимется жидкость по капилляру.

2). Определить объем жидкости V, находящейся в капиллярной трубке.

3). Определить массу воды m, поднявшейся по капиллярной трубке.

Вариант	Вид жидкости	d, мм
	Бензин	1,1
	Вода	1,0
	Керосин	2,1
	Глицерин	2,2
	Масло касторовое	2,3
	Спирт	2,4
	Ртуть	1,2
	Ацетон	1,3
	Масло касторовое	1,4
	Спирт	1,1
	Ртуть	1,0
	Ацетон	1,0
	Керосин	1,8
	Бензин	1,9
	Вода	2,0
	Керосин	1,1
	Глицерин	1,0
	Масло касторовое	2,1
	Спирт	2,2
	Ртуть	2,3
	Ацетон	2,4
	Бензин	1,0
	Вода	1,2
	Керосин	1,3
	Глицерин	1,4
	Масло касторовое	1,5
	Спирт	1,6
	Ртуть	1,7
	Ацетон	1,8
	Ртуть	1,9
	Глицерин	2,0

4. Проделайте эксперименты:

4.1. Опустите проволочную петлю в стакан с мыльной водой, а затем осторожно выньте ее из воды. В петле образовалась водяная пленка. Осторожно изменяйте площадь поверхности пленки. Для этого раздвигайте и сближайте концы проволочной петли.

1). Какая сила удерживает воду в петле?

4.2. Наберите в пипетку воды. Слегка нажимайте на резиновый баллончик, при этом образуются капли.

1). Какова их форма? Какие силы действуют на каплю воды?

2). Как они изменяются в процессе роста капли?

3). Почему капля воды отрывается от пипетки? Какие силы действуют на каплю во время ее падения? Силой сопротивления воздуха и архимедовой силой можно пренебречь.

4.3. Исследуйте зависимость поверхностного натяжения жидкости от температуры и природы граничащих сред. Сделайте из кусочка пластилина шарик диаметром 2…3 мм. Положите его при помощи проволочной петли сначала на поверхность холодной воды, затем горячей. Сравните результаты опытов и объясните их. Зависит ли поверхностное натяжение воды от температуры? По какому признаку можно судить об этом?

5. К проволоке длиной l₀, площадью поперечного сечения S, приложена некоторая сила F, под действием этой силы ее длина стала равна l.

1). Переведите все величины в СИ. Чему равно абсолютное удлинение проволоки ?

2). Чему равно относительное удлинение проволоки ?

3). Чему равна сила F, действующая на проволоку?

Вариант	l0, мм	S, мм2	Материал	l, мм
		1,1	Алюминий
		2,7	Бетон
		3,3	Железо
		4,4	Латунь
		2,5	Медь
		3,5	Свинец
		4,5	Сталь
		1,5	Чугун
		1,2	Алюминий
		2,3	Бетон
		3,4	Железо
		1,3	Латунь
		1,4	Медь
		1,5	Свинец
		1,6	Сталь
		1,7	Чугун
		1,8	Алюминий
		1,9	Бетон
		2,1	Железо
		2,2	Латунь
		2,3	Медь
		2,4	Свинец
		2,5	Сталь
		2,6	Чугун
		2,7	Алюминий
		2,8	Бетон
		2,9	Железо
		3,1	Латунь
		3,2	Медь
		3,3	Свинец
		3,4	Сталь

6. Идеальный газ массой m имеет начальную температуру t₀ и занимает объем V₀ при давлении р, в результате теплового контакта его температура изменилась до t₁, а объем стал V₁.

1). Переведите все величины в СИ. Насколько и как изменились температура газа и его объем ? Чему равна начальная U₁и конечная U₂ внутренние энергии газа?

2). Насколько и как изменилась его внутренняя энергия при тепловом контакте? Какую работу совершил при этом газ A^|?

3). Чему равно количество теплоты Q, сообщенное или отведенное газу? Сделайте вывод.

Вариант	Газ	m, г	t0, 0С	V0, м3	р, кПа	t1, 0С	V1, м3
	Н2SO4
	CO2
	O2
	H2
	SO3
	CO
	HCl
	CH4
	Н2SO4
	CO2
	O2
	H2
	SO3
	CO
	HCl
	CH4
	Н2SO4
	CO2
	O2
	H2
	SO3
	CO
	HCl
	CH4
	Н2SO4
	CO2
	O2
	H2
	SO3
	CO
	HCl

7. Идеальная тепловая машина получает от нагревателя количество теплоты Q₁, а отдает холодильнику количество теплоты Q₂.

1). Вычислить работу А^/, совершаемую тепловой машиной. Вычислить КПД тепловой машины .

2). Чему равна температура нагревателя Т₁, если температура холодильника Т₂.

3). Какой должна быть температура нагревателя Т₁^|, чтобы КПД тепловой машины увеличилось в два раза ?

Все ответы округлите до десятых.