Фізика 8 клас збірник задач - Леонід Кирик - 2016

ТЕПЛОВІ ЯВИЩА

9. Тепловий баланс. Рівняння теплового балансу

О чем-то дальнем, неземном,

О чем-то близком и родном,

Сгорая, плачут свечи.

О. Лобановський

Приклад розв’язування задачі

У калориметрі міститься вода масою mв = 2 кг, температура якої 30 °С. У калориметр поміщають лід за температури 0 °С. Якою могла бути маса mл льоду, якщо він увесь розтанув?

Дано:

Розв’язання

Внаслідок теплообміну вода може охолодитися не більше, ніж на 30 °С. При цьому вона віддає кількість теплоти, яка не перевищує де |Δt| = 30 °С. Для плавлення льоду йому необхідно передати кількість теплоти

Із нерівності тобто отримаємо

Перевіримо одиниці величин:

Обчислимо масу льоду:

Відповідь. Маса льоду не повинна перевищувати 0,76 кг.

Перший рівень

9.1. У якому випадку є справедливим рівняння теплового балансу?

9.2. Шматок льоду масою 2 кг має температуру -20 °С. Яку кількість теплоти Q необхідно йому передати, щоб перетворити лід на воду з температурою 20 °С?

9.3. У воду масою 1 кг, що має температуру 30 °С, поклали лід масою 500 г, температура якого 0°С. Яка температура встановиться в посудині?

9.4. Визначте, яку кількість свинцю, взятого за температури 0°С, можна розплавити за рахунок теплоти, отриманої під час згоряння 1 кг бензину, якщо ККД нагрівача 80%.

9.5. Скільки гасу потрібно спалити, щоб випарувати 1 л води, яка має температуру 20 °С?

9.6. Скільки води, взятої за температури 0°С, можна перетворити на пару за рахунок тепла, що виділилося під час згоряння 50 г спирту?

Другий рівень

9.7. Полярники отримують необхідну їм воду, розтоплюючи лід. Скільки гасу необхідно спалити задля отримання 15 л кип’яченої води, якщо температура навколишнього середовища становить -40 °С? Вважайте, що вода отримує 50 % енергії, яка виділяється під час згоряння гасу.

9.8. Із льоду масою 2 кг, взятого за температури -10°С, отримали воду. До якої температури нагрілася вода, якщо було спалено 100 г природного газу? Вважайте, що вода отримує 30% енергії, яка виділяється під час згоряння газу.

9.9. 4 кг води, взятої за температури 20 °С, нагріли до кипіння й повністю випарували. Визначте, скільки гасу для цього було використано, якщо ККД нагрівача 25%.

9.10. У воду масою 2 кг за температури 30 °С поклали лід масою 1 кг, температура якого 0°С. Яка температура встановиться в посудині? Якою стане маса льоду?

9.11. Суміш, яка складається з 5 кг льоду і 15 кг води за загальної температури 0°С, треба нагріти до температури 80 °С, пропускаючи водяну пару за температури 100 °С. Знайдіть необхідну масу пари.

9.12. У калориметр, який містить лід масою 100 г за температури 0 °С, впускають пару за температури 100 °С. Скільки води виявилось у калориметрі, коли весь лід розтанув? Температура води, що утворилася, становить 0°С.

Третій рівень

9.13. Спалюючи 800 г бензину, воду масою 50 кг нагрівають від 20 до 100 °С, причому частина води випаровується. Скільки води випарувалося, якщо 60% енергії, що виділилася під час згоряння бензину, передано воді?

9.14. Скільки необхідно спалити спирту, щоб 2 кг льоду, взятого за температури -5 °С розплавити, а отриману воду нагріти до кипіння й 1 кг води перетворити на пару? ККД спиртівки 40 %.

9.15. На газовому пальнику нагрівається алюмінієвий чайник масою 1,2 кг, що містить 2 л водії за температури 15 °С. Вода в чайнику нагрілася до 100 °С, і 200 г її випарувалось. Яким є ККД пальника, якщо при цьому згоріло 0,1 м3 природного газу?

9.16. У калориметр, що містить 1,5 кг води за температури 20 °С, поклали 1 кг льоду за температури -10 °С. Яка температура встановиться в калориметрі? Теплоємністю калориметра знехтуйте.

9.17. У калориметр, що містить воду масою 400 г за температури 5 °С, долили ще 200 г води за температури 10 °С й поклали 400 г льоду за температури -60 °С. Яка температура встановиться в калориметрі? Як зміниться маса льоду?

9.18. У калориметрі міститься лід масою 500 г за температури -10 °С. Яка температура встановиться в калориметрі, якщо в нього впустити водяну пару масою 80 г, що має температуру 100 °С?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити