Фізика 8 клас збірник задач - Леонід Кирик - 2016

ТЕПЛОВІ ЯВИЩА

6. Плавлення й кристалізація

Пейзаж тропічний, або літній

Малює холод на вікні.

Троянди звідки? Очевидно,

Зима сумує по весні.

Д. Кедрін

Приклад розв’язування задачі

У калориметр поклали алюміній масою 500 г за температури 20 °С. Якою буде температура в калориметрі, якщо передати алюмінію кількість теплоти Q = 450 кДж?

Розв’язання. Оцінімо спочатку, скільки потрібно теплоти для нагрівання алюмінію до температури плавлення:

Для того щоб повністю розплавити алюміній, потрібна кількість теплоти:

Отже, Q1 < Q < Q2. Тому переданої алюмінію кількості теплоти 450 кДж достатньо, щоб довести алюміній до плавлення, але недостатньо, щоб повністю розплавити його. Тому в кінцевому стані температура алюмінію дорівнюватиме температурі його плавлення 660 °С.

Відповідь. 660 °С.

Усна розминка

6.1. Яке практичне значення мають явища переходу речовини з одного агрегатного стану в інший?

6.2. У якому агрегатному стані перебувають за температури 1000 °С такі речовини: срібло, свинець, золото, алюміній, залізо, вольфрам?

6.3. Чи можна в алюмінієвій посудині розплавити срібло; свинець?

6.4. Температура полум’я газового пальника близько 500 °С. Із яких металів не можна виготовити посуд для приготування їжі й інших цілей, а з яких можна?

6.5. Яку кількість теплоти потрібно передати свинцевому бруску масою 1 кг за температури плавлення свинцю, щоб розплавити його?

6.6. Чи залишиться шматочок алюмінію в твердому стані, якщо його опустити в розплавлену мідь?

6.7. За якої температури твердне рідкий азот; ртуть; розплавлене золото?

6.8. Питома теплота плавлення золота дорівнює 67 кДж/кг. Що показує це число?

Перший рівень

6.9. Чому на Крайній Півночі для вимірювання температури використовують спиртові термометри, а не ртутні?

6.10. Чому в історії людства епоха бронзи передувала епосі заліза?

6.11. Чому лід не відразу починає танути, якщо його занести з морозу в теплу кімнату?

6.12. Чому взимку в разі тривалого стояння автомобіля виливають воду з його радіатора?

6.13. Розгляньте фотографію (див. Малюнок) і спробуйте пояснити, чому навесні під час кригоплаву1 поблизу річки буває холодніше, ніж на відстані від неї?

6.14. Один із героїв книги Генріха Манна повчав іншого: «Якщо сніг перестане, може настати сильний мороз...». Чи правильним є це твердження? Поясніть свою відповідь.

6.15. Тілу передали деяку кількість теплоти. Чи завжди можна стверджувати, що температура тіла при цьому підвищилася?

6.16. Яка кількість теплоти необхідна для плавлення 500 г сталі за температури плавлення?

6.17. Якою є маса золотого зливка, який можна розплавити за температури плавлення, передавши йому 6 кДж теплоти?

6.18. Яка кількість теплоти потрібна для плавлення 200 г свинцю, взятого за температури 17 °С?

6.19. Скільки міді, що має температуру 25 °С, можна розплавити, передавши їй кількість теплоти 490 кДж?

6.20. Енергії, отриманої внаслідок остигання окропу до температури 20 °С, вистачило для плавлення 600 г льоду за температури 0 °С. Якою є маса окропу?

6.21. Шматок льоду масою 2 кг має температуру -5 °С. Яку кількість теплоти необхідно йому передати, щоб перетворити лід на воду за температури 20 °С?

Другий рівень

6.22. Як ви вважаєте, яких даних бракує, щоб дати вичерпну відповідь на запитання: скільки потрібно енергії, щоб розплавити повністю 1 кг свинцю?

6.23. Коли йде сніг, ніколи не буває тріскучого морозу. Чому? І чому мороз називають тріскучим?

6.24. Провесна — чудовий час! Припікає сонечко — засмагати можна! А температура повітря близько 0 °С. І так буде, поки... Що — «Поки»?

6.25. Олександр Пушкін писав:

Чистіші за паркети модні

Ріки просторища холодні,

І креслить ковзанками лід

Хлопчаток гомінливий рід...

(Переклад М. Рильського)

Чому ковзани ріжуть лід? Чому за сильних морозів рух ковзанів по льоду помітно погіршується?

6.26. Одну з пляшок із водою поклали на лід за температури 0 °С, іншу опустили у воду теж за температури 0 °С. Чи замерзне вода в якій-небудь пляшці?

6.27. Поясніть явище, описане в оповіданні Едуарда Шима «Біле, чорне»:

«...гіпс, що застигає, раптом сам по собі починає розігріватися... І дуже приємно, особливо взимку, покласти закоцюблі руки на цукрово-білий, трохи вологий виливок, сповнений внутрішньої ласкавої теплоти».

6.28. Із чайника налили чай у склянку з цукром і в склянку без цукру. У якій склянці чай буде холоднішим? Чому?

6.29. На рисунку наведено графік нагрівання й плавлення деякої речовини. Яка ця речовина? Яким процесам відповідають ділянки графіка АВ, ВС і CD? Як змінюється внутрішня енергія речовини на цих ділянках?

6.30. На рисунку наведено графік зміни температури деякої речовини. Яка це речовина? Яким процесам відповідають ділянки графіка АВ і ВС? У якій із точок (К чи М) молекули певного тіла мають більший запас кінетичної енергії?

6.31. Яку кількість теплоти необхідно забрати у 5 кг води, що має температуру 10 °С, щоб перетворити її на лід за температури -30 °С?

6.32. Внутрішня енергія 5 кг води кімнатної температури у результаті теплообміну зменшилася на 1 МДж. Що відбулося з водою? Скільки утворилося льоду?

6.33. Скільки льоду, температура якого -5 °С, може розплавити залізна кулька масою 5 кг, охолоджуючись від 400 до 0 °С? Вважайте, що вся енергія йде на плавлення льоду.

6.34. Свинець розплавили в залізній чашці й довели його температуру до 350 °С. Потім чашку дістали з печі й поставили на лабораторний стіл. За деякий час температура свинцю знизилася до 300 °С. Накресліть графік залежності температури t свинцю від часу т.

Третій рівень

6.35. За якої погоди утворюються бурульки? Якщо в мороз, то звідки береться вода? Якщо у відлигу, то чому вода замерзає?

6.36. Яке значення в природі має. велика теплота плавлення льоду? Що відбувалося б навесні, якби питома теплота плавлення льоду була б значно меншою?

6.37. У поета Андрія Вознесенського є такі рядки:

Помнишь время молодое?

Мы врывались на пари,

Оставляя пол-ладони

Примороженной к двери.

Поясніть, чому взимку вологі пальці примерзають до металевих предметів, але не примерзають до дерев’яних.

6.38. Щоб запобігти замерзанню овочів, у льосі, де їх зберігають, ставлять великий таз із водою. Яку функцію виконує вода в цьому випадку?

6.39. Чому під час сильних морозів для відновлення гладкості льоду ковзанку поливають гарячою водою?

6.40. У творі Віктора Астаф’єва «Гуси в ополонці» є такі рядки:

«Кригостав на Єнісеї настає поступово. Спочатку з'являються дзеркальні забережні2, по краях крихкі й нерівні... Але після кожного морозного ранку вони дедалі ширші, ширші, потім намерзає й пливе шуга3. І тоді безлюдно шарудить річка, смутно, утихомирено засинаючи на ходу. З кожним днем товстіші й ширші забережні, вужча смуга води, густіша шуга. Тісняться там крижини, із хрускотом лізуть одна на одну, міцнішає шуга, згуртовується, і одного разу, найчастіше зимної ночі, річка зупиняється».

Чому річка починає замерзати від берегів?

6.41. Узимку на балконі лежать мідна пластинка й шматок льоду такої самої маси. Питома теплота плавлення міді значно менша, ніж льоду. Чи означає це, що для плавлення мідної пластинки в цьому випадку знадобиться менше енергії, ніж для плавлення льоду?

6.42. Дві посудини з однаковою кількістю свинцю охолоджуються у різних приміщеннях — у теплому й холодному. Який графік (див, рис. а, б) побудували для теплого приміщення, а який — для холодного? Знайдіть відмінність у графіках і поясніть її причину.

6.43. Конструктори запропонували вкрити спускний апарат космічного корабля шаром легкоплавкого матеріалу. Для чого це зроблено?

6.44. Поясніть, користуючись законом збереження енергії, чому питома теплота плавлення речовини дорівнює питомій теплоті її кристалізації.

6.45. У калориметр налито воду масою mв = 2 кг, температура якої 30 °С. У калориметр поміщають лід за температури 0 °С. Якою могла бути маса mл льоду, якщо він весь розтанув?

6.46. Нагрітий алюмінієвий куб поклали на лід, і куб повністю занурився у лід. До якої температури t було нагріто куб? Температура льоду 0 °С. Втратами тепла знехтуйте.

6.47. У воду масою mв = 1 кг, що має температуру tв = 30 °С, поклали лід масою mл= 500 г, температура якого tЛ = 0 °С. Яка температура встановиться в посудині?

6.48. У калориметр налито воду масою 1 кг за температури 20 °С. У неї поміщають шматок льоду масою 2,5 кг. Якою була початкова температура льоду, якщо кінцева маса льоду дорівнює 1,7 кг?

6.49. У воду масою 2 кг за температури 30 °С поклали лід масою 1 кг, температура якого 0 °С. Яка температура t установиться в посудині? Якою буде маса льоду?

6.50. У воду масою 2 кг за температури 30 °С поклали лід, температура якого 0 °С. Яка температура встановиться в посудині, якщо маса льоду дорівнює: а) 200 г; б) 1 кг?

6.51. У калориметрі містяться лід і вода за температури 0 °С. Маси льоду й води однакові й дорівнюють 500 г. У калориметр наливають воду масою 1 кг за температури 50 °С. Яка температура встановиться в калориметрі?

6.52. Шматок льоду масою 700 г помістили в калориметр із водою. Маса води 2,5 кг, початкова температура — 5 °С. Коли встановилася теплова рівновага, виявилося, що маса льоду збільшилася на 64 г. Визначте початкову температуру льоду.

_________________________________

1 Кригоплав — рух крижин за течією річки навесні, коли вона звільняється від криги.

2 Забережні — нерухомі смуги льоду вздовж берегів водойми, коли суцільний крижаний покрив відсутній.

3 Шуга — дрібний крихкий лід у формі кашоподібної маси, який іде перед кригоставом або під час весняного кригоплаву.





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