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.

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.

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.

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?

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.

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.