Закон сохранения энергии в электричестве (стр. 5 )

• Можно ли пользоваться ртутным барометром в ночное время на Луне?

22. . Гуси в полынье

«Ледостав на Енисее наступает постепенно. Сначала появляют­ся зеркальные забереги, по краям хрупкие и неровные... Но после каждого морозного утра они все шире, шире, затем намерзает и плывет шуга. И тогда пустынно шуршит река, грустно, утихомиренно засыпая на ходу. С каждым днем толще и шире забереги, уже полоса воды, гуще шуга. Теснятся там льдины, с хрустом лезут одна на другую, крупнеет шуга, спаивается, и однажды, чаще всего в сту­деную ночь, река останавливается».

• Почему река замерзает сначала у берегов?

23. . Евгений Онегин.

Татьяна пред окном стояла,

На стекла хладные дыша,

Задумавшись, моя душа,

Прелестным пальчиком писала

На отуманенном стекле Заветный вензель О да Е.

• Почему на окне конденсируется водяной пар?

24. . «Бушует полая вода...».

Дымятся черные буфы,

И утром в воздухе нагретом

Густые белые пары

Напоены теплом и светом.

• Почему весной «дымятся черные бугры»?

25. . Самовар.

Вот самовар, мерцающий, потливый,

Стоит со шпорой крана, как петух.

• Когда самовар бывает «потливым»?

26. М.Ю. Лермонтов. Два брата.

Дымятся низкие долины,

Где кучи хижин небольших

С дворами грязными...

• Почему туман чаще всего образуется в низинах?

27. Пастушок — малый рост (итальянская сказка).

«Сидел там на берегу человек и собирал в мешок вечерний ту­ман. Пастушок и у него спросил про прекрасную Бергальину. Не­знакомец тоже ничего о ней не знал, но подарил юноше пригорш­ню густого тумана».

• Как образуется вечерний туман?

28. . «Край любимый! Сердцу снятся...».

Курит облаком болото,

Гарь в небесном коромысле.

С тихой тайной для кого-то

Затаил я в сердце мысли.

• Почему «курит облаком болото»?

29. . Урожай.

Красным полымем заря вспыхнула;

По лицу земли туман стелется;

Разгорелся день огнем солнечным,

Подобрал туман выше темя гор;

Нагустил его в тучу черную:

Туча черная понахмурилась,

Понахмурилась, что задумалась,

Словно вспомнила свою родину...

Понесут ее ветры буйные

Во все стороны света белого.

Ополчается громом, бурею,

Огнем, молнией, дугой-радугой,

Ополчилася, и расширилась,

И ударила, и пролилася С

лезой крупною — проливным дождем

На земную грудь, на широкую.

• Какие физические явления нашли отражение в этих поэти­ческих строках?

30. . «Есть у меня на работе...».

Глянешь вокруг — существуют в минутном единстве Ветер, забор и сияющий след самолета.

•Как образуется «сияющий след самолета»?

31. Г.Х. Андерсен. Снежная королева.

«Герда начала читать «Отче наш»; было так холодно, что дыхание девочки сейчас же превращалось в густой туман».

• Почему зимой заметно выделение тумана при дыхании, а летом — нет?

133. . В степях.

Пар полуденный,

душистый

Подымается с земли...

Что ж за звуки в серебристой

Все мне чудятся дали?

• О каких физических явлениях идет речь?

34. . Мещорская сторона.

«Приметы связаны со всем: с цветом неба, с росой и туманами, криком птиц и яркостью звездного света. В приметах заключено мно­го точного знания и поэзии... Самая простая примета — это дым кост­ра. То он подымается столбом к небу, спокойно струится вверх, выше самых высоких ив, то стелется туманом по траве, то мечется вокруг ог­ня. И вот к прелести ночного костра, к горьковатому запаху дыма, тре­ску сучьев, перебеганию огня и пушистому белому пеплу присоединя­ется еще и знание завтрашней погоды... предсказывает и вечерняя ро­са. Она бывает такой обильной, что даже блестит ночью, отражая свет звезд. И чем обильнее роса, тем жарче будет завтрашний день».

• Дайте объяснение народной примете «Обильная роса вы­падает к хорошей погоде».

35. М.Ю. Лермонтов. Боярин Орша.

Светает. В поле тишина.

Густой туман, как пелена

С посеребренною каймой,

Клубится над Днепром-рекой.

• Почему над рекой образуется туман? Почему туман над рекой имеет «посеребренную кайму»?

36. . Продавец воздуха.

«Мистер Бэйли открыл шестую дверь, и я увидел изумительное зрелище. Перед нами был огромный подземный грот. Десятки ламп освещали большое озеро, вода которого отличалась необычайно красивым голубым цветом. Казалось, как будто в эту подземную пещеру упал кусок голубого неба.

— Жидкий воздух, — сказал Бэйли.

Я был поражен. До сих пор мне приходилось видеть жидкий воз­дух только в небольших сосудах нашей лаборатории».

• Как получают жидкий воздух?

37. Ж. Верн. Робур-Завоеватель.

«Стояла безветренная погода. Все небо обложили грозные тем­ные тучи, сверху бугристые, а снизу заканчивавшиеся четкой гори­зонтальной линией».

• Почему тучи, облака часто бывают сверху бугристые, а снизу заканчиваются «четкой горизонтальной линией»?

38. .

Близ Ледовитого седого океана, В Колымском крае есть горячие ключи. Зимой красуется над ними шлем тумана, А выше — сполохов чеканятся мечи.

• Почему над горячими ключами на севере образуется ту­ман?

Тепловые явления (0,5 балла)

1.  Зимой в ветреную погоду кажется холоднее, чем есть на самом деле. Почему?

2.  Воздух плохо проводит тепло. Почему же остывают на воздухе горячие предметы?

3.  В стакане с водой внутри плавает кусок льда, а на поверхности воды находится слой масла. Как изменится общий уровень жидкости, когда лед растает? Куда сместится при этом граница раздела воды и масла?

4.  6.1. Какую работу нужно совершить, чтобы расплавить трением друг о друга два кусочка тающего льда массами по 5 г? Ответ: 3,3 кДж

5.  Температура медной гири массой 1 кг понизилась с 302 К до 19 0С. На сколько кДж при этом понизилась внутренняя энергия гири, если удельная теплоемкость меди 380 Дж/(кг×К)? Ответ дать с точностью до десятых. Ответ: 3,8 кДж

6.  Поезд массой 1000 т при торможении с ускорением -2 м/с2 остановил­ся через 10 с. Какое количество теплоты выделилось при торможении? Ответ: 200 МДж

7.  Поезд массой 2000 т, шедший со скоростью 54 км/ч, начинает тормо­зить и останавливается. Какое количество теплоты выделяется при этом в его тормозах? Ответ выразить в мегаджоулях. Ответ: 225 МДж.

2 балла

1.  В калориметр с 1 кг льда при температуре О °С впускают 500 г водяного пара с температурой 100 °С. Какая температура установится после того, как произойдет теплообмен? Теплоемкостью калориметра пренебречь.

2.  В печи с КПД 26 % нагревают 520 кг алюминия от 10 °С до тем­пературы плавления. Сколько нефти для этого потребуется сжечь?

3.  Определить удельную теплоту сгорания топлива, если для нагре­вания 1,5 л воды на 820С нагреватель с КПД 25 % расходует 46 г топлива.

4.  Определить КПД нагревателя, если для нагревания 1,5л воды от 10 до 100 °С потребовалось израсходовать 40 г керосина.

5.  Для определения удельной теплоемкости испытуемое тело массой 0,15 кг нагрели до 100 °С и поместили в латунный калориметр массой 120 г с 0,2 кг воды при 16 °С. В результате теплообмена устано­вилась температура 22 °С. Какое значение удельной теплоемкости было получено в результате проведения опыта?

6.  Для приготовления ванны с объемом воды 300 л смешали холод­ную воду при температуре 5 °С с горячей при 71 °С. Сколько той или другой воды надо взять для установления температуры 35 °С?

7.  В алюминиевую кружку массой 120 г влили 0,5 л воды при тем­пературе 100 °С. Какая температура установилась в результате теплооб­мена, если первоначальная температура кружки была 15 °С?

8.  Для приготовления ванны к 125 л воды при температуре 10 °С добавили 175 л воды при 60 °С. Какая температура воды установилась в ванне?

9.  На сколько градусов повысится температура 0,2кг воды, если ей будет передана вся энергия, выделенная при остывании 2кг меди на 60 ºС?

10. При остывании железного утюга массой 3,5 кг, имеющего началь­ную температуру 170 °С, его внутренняя энергия уменьшилась на 160 кДж. До какой температуры остыл утюг?

11. Чугунную гирю массой 0,5 кг, нагретую до 200 °С, помещают в сосуд, содержащий 2,5л воды при температуре 15 °С. На сколько повысится температура воды? Нагреванием сосуда пренебречь.

12. В сосуд, содержащий 0,95 кг воды при температуре 17 °С, опус­кают брусок из латуни массой 100 г, нагретый до 127 °С. Какая темпера­тура установится в сосуде? Потери теплоты не учитывать.

13. Сколько потребуется угля марки А-11 для плавления 2 т серого чугуна в печи, КПД которой 40 %? Начальная температура металла 20 °С.

14. Сколько меди можно расплавить в плавильной печи с КПД 40%, сжигая 2,2т каменного угля марки А-1? Начальная температура меди 16 °С.

15. В печи, КПД которой 50%, требуется расплавить 28т железа с начальной температурой 23 °С. Сколько потребуется сжечь каменного угля марки А-11?

16. На плитке мощностью 700 Вт нагреваются 2 л воды от 20 °С до ки­пения за 20 минут. Определить коэффициент тепловой отдачи плитки. Ответ вы­разить в процентах. Ответ: 80%.

17. На газовой горелке 3 л воды нагреваются от 10 0С до кипения. При этом расходуется 60 л газа. Определить КПД газовой горелки, если удельная те­плота сгорания газа 37,8 МДж/м3. Ответ выразить в процентах. Ответ: 50 %

18. В сосуде нагревают 1 л воды и 50 г льда от 0 0С до кипения. Сколько минут длится нагревание на плитке мощностью 500 Вт, если КПД плитки 75 %. 0твет выразить с точностью до целых. Ответ. 20 мин

19. На электроплитке мощностью 600 Вт, имеющей КПД 45 %, нагре­лось 1,5 л воды от 10 0С до кипения, а 5 % ее обратилось в пар. Сколько минут длился этот процесс? Ответ выразить с точностью до целых. Ответ: 46 мин

20. В одном из калориметров находится вода, а в другом - лед. Температура льда tn = 0 °С. После смешивания содер­жимого калориметров остается только вода при tB = 0 0С. Если же влить в калориметр со льдом лишь 1 /3 часть воды, то в тепловом равновесии массы льда и воды в этом калори­метре будут равны. Найдите начальную температуру воды. Теплоемкостью калориметров пренебречь.

21. В калориметр, содержащий 200 г воды при температуре 80, погружают 300 г льда при температуре - 20 С. Какую температуру будет иметь содержимое калориметра после того, как установится тепловое равновесие?

22. В калориметр с 1 кг льда при темпера­туре 0 0С впускают 500 г водяного пара с температурой 100 °С. Какая температура устано­вится после того, как произойдет теплообмен? Теплоемкостью калориметра пренебречь.

23. Кусок льда массой mЛ = 700 г поместили в калориметр с водой. Масса воды mB =2,5 кг, начальная температура воды t0 = 5 °С. Когда установилось тепловое равновесие, оказалось, что масса льда увеличилась на m = 64 г. Опреде­лите начальную температуру льда. Потерями тепла и тепло­емкостью калориметра пренебречь.

24. В калориметр теплоемкостью 1254 Дж/К бросили 30 г мокрого снега, т. е. смеси снега с водой. Сколько было там собственно снега, если температура в калориметре понизилась от 24 °С до 16 0С?

25. В сосуд, содержащий 500 г воды при 35 0С, бросили 50 г мокрого снега при 0 °С. Температура в сосуде понизилась на 5 0С. Сколько воды было в снеге? Потерями тепла пренебречь.

26.  Для охлаждения до 40°С трех литров воды, имеющей температуру 80°С, в воду бросают некоторую массу льда, имеющего температуру 0°С. Какова должна быть при этом масса льда?

27. Внесенный с мороза в теплую комнату кусочек льда полностью растаял через 10 минут после начала таяния. Сколько времени он нагревался от -2 °С до -1 °С?

28. В сосуде находится лед. Для на­гревания сосуда вместе со льдом от 270 К до 272 К требуется количество теплоты Q. Для дальнейшего нагревания от 272 К до 274 К требуется количество теплоты в 20 раз больше, чем Q. Определите массу льда в сосуде до нагревания. Потерями тепла пренебречь. Теплоемкость сосуда С = 600 Дж/ К, удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг·К), удельная тепло­емкость воды cB =4200 Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда λ= 340 кДж/кг.

29. Смесь, состоящую из 5 кг льда и 15 кг воды при общей температуре О 0С, нужно нагреть до температуры 80 0С, впуская в нее водяной пар с температу­рой 100 0С. Определите необходимую для этого массу пара. Удельная теплоем­кость льда 2100 Дж/(кг·0С), удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), удельная теплота парообразования воды остается в смеси.

30. В ведре находится смесь воды со льдом общей массой m =10 кг. Какое коли­чество льда было в смеси, если при добавле­нии V = 2 л горячей воды с температурой 80° С температура воды в ведре оказа­лась равной 100 С?

3 балла

1.  Для нагревания 2 л воды, находившейся в алюминиевой кастрюле массой 400 г, от 15 до 75 °С было израсходовано в примусе 30 г керосина. Определите КПД примуса, полагая, что теплота, пошедшая на нагревание сосуда с водой, является полезной. Как изменится результат, если полезной считать теплоту, пошедшую на нагревание только воды?

2.  Три пятилитровых сосуда заполнены водой с температурой соответственно 20, 80, 100°С. Имеется также пустой десятилитровый сосуд, Как, используя имеющуюся воду, получить 10 л воды с температурой 70 °С? Теплоемкостью сосуда и потерями тепла при переливании пренебречь.

3.  В калориметр с 1 кг льда при температуре О °С впускают 500 г водяного пара с температурой 100 °С. Какая температура установится после того, как произойдет теплообмен? Теплоемкостью калориметра пренебречь.

4.  В алюминиевый калориметр массой 500 г налили 250 г воды при температуре 19 °С. Затем туда опустили металлический цилиндр массой 180 г, состоящий из двух частей — алюминиевой и медной; температура воды при этом повысилась до 27 °С. Определите массу медной и алюминиевой частей цилиндра, если начальная его температура была 127 °С.

5.  Какую массу льда, имеющего температуру -10 °С, можно растопить за 10 мин электрокипятильником, работающим от сети с напряжением 220 В при силе тока 3 А? КПД кипятильника 80%.

6.  Сколько литров воды при температурах 18 и 80 °С нужно сме­шать, чтобы получить 200л с температурой 40 °С?

7.  На сколько градусов нагрелась бы вода, падая с высоты 50 м, если бы вся потенциальная энергия, освобожденная при ее падении, пошла на повышение температуры воды?

8.  Колесный трактор за 1 ч непрерывной работы со скоростью 1,7 м/с развил силу тяги 10,9 кН и израсходовал 6,9 кг дизельного топ­лива. Определить КПД двигателя.

9.  Пулемет с КПД 30 % выбрасывает пули со скоростью 750 м/с. Масса пули 9,6 г. Определить массу порохового заряда.

10. В двигателе автобуса за 1 ч расходуется 28,8 кг горючего. Мощ­ность двигакВт, а его КПД 26 %. Какое топливо используется в двигателе автобуса?

11. КПД дизель-мотора 28%, а его мощность 100 кВт. Сколько нефти расходуется в нем за 1 ч?

12. Молот массой 350кг падает с высоты 2м на стальную деталь массой 3,5 кг. На сколько градусов нагревается деталь после 10 ударов молота, если 50 % его энергии расходуется на нагревание детали?

13. Свинцовая пуля, имея скорость 360 м/с, попадает в доску и за­стревает в ней. На сколько градусов нагрелась пуля, если 30 % энергии пули пошло на ее нагревание?

14. На сколько градусов нагревается вода, падая с высоты 150 м? Считать, что 30 % энергии воды тратится на ее нагревание.

15. Автомобиль, двигаясь со средней скоростью 60 км/ч, развива­ет силу тяги 2 кН. КПД двигателя автомобиля 25 %. Какая масса бензи­на расходуется за 1 ч?

16. Стальное сверло массой 0,4 кг после работы поместили в машин­ное масло, которое при этом нагрелось от 10 до 30 °С. Масса масла 1 кг. До какой температуры нагрелось сверло за время работы?

17. Железная гиря массой 2кг, нагретая до температуры 650 °С, погружается в 1,5 л воды при температуре 25 °С; при этом вся вода на­гревается до 100 °С и частично испаряется. 17. Определить массу испарив­шейся воды. Плотность воды принять равной 1 • 103 кг/м3.

18. Для определения удельной теплоты парообразования воды в мед­ный калориметр массой 180 г, содержащий 420 г воды при температуре 8,4 °С, через змеевик впускают 17,89 г сухого пара при температуре 100 °С. Окончательная температура в калориметре установилась 33,4 °С. Какая удельная теплота парообразования была получена?

19. Для нагревания ванны, содержащей 300 л воды при температуре 279 К, в нее по змеевикам впускают 11,8 кг пара при температуре 100 °С. Определить, до какой температуры нагреется вода. Потери теплоты не учитывать.

20. В сосуд, содержащий 2,4 кг воды при температуре 8 °С, броса­ют раскаленный кусок железа массой 0,4кг. Определить начальную температуру куска железа, если температура воды в сосуде повысилась до 21 °С и 10 г ее испарилось. Нагревание сосуда не учитывать.

21. Для нагревания 1,8 л воды, взятой при температуре 16 °С, было израсходовано 8,4•102 кДж теплоты. Определить, какая масса воды при этом обратилась в пар.

22. Какое количество теплоты необходимо, чтобы 0,1кг воды, взятой при температуре 10 °С, вскипятить и 10 г ее испарить.

23. Необходимо повысить температуру воды от 10 до 80 °С введе­нием в нее пара при температуре 100 °С. Сколько пара потребуется для нагревания 2 л воды?

24. В 0,5 кг воды ввели 63 г водяного пара при температуре 100 °С, после чего установилась температура 80 °С. Какова была начальная температура воды?

25. Какое максимальное количество теплоты выделится при столкновении пластилинового шарика массой 200 г, движущегося со скоростью 10 м/с, с таким же покоящимся шаром?

26. Санки массой 6 кг скатываются с горы, угол при основании которой составляет 30º. Пройдя по склону 40 м, санки приобретают скорость 10 м/с. Определить количество теплоты, выделившееся при трении полозьев о снег, если первоначальная скорость санок была равна 0.

27. На нагреватель поставили закрытый сосуд с водой. Через 40 минут после начала кипения в сосуд добавили воду, масса которой равна массе выкипевшей воды. При неизменных условиях вода закипела через 3 минуты. Определите начальную температуру добавленной воды.

28. Сколько серого чугуна с начальной температурой О °С можно расплавить в вагранке, сжигая 0,6т каменного угля марки А-11, если КПД вагранки 60 %?

29. C какой скоростью должна лететь свинцовая пуля, чтобы при ударе о препятствие она полностью расплавилась? Температура пули перед ударом 100 °С, а в теплоту может превратиться 60% ее кинети­ческой энергии

30. Какую скорость должен иметь кусочек льда, чтобы при ударе о препятствия он полностью растаял? Его температура перед ударом 0°С.

31. Температуры двух тел возрастают от начальной температуры 100° С до значений 3000 С и 200° С соответственно при сообщении им количества теплоты Q, достаточного для таяния 1,5 кг льда при 0° С. У какого из тел теплоемкость больше и во сколько раз? Чему равны теплоемкости тел? У какого тела удельная теплоемкость больше, если массы тел равны? У какого тела масса больше, если удельные теплоемкости тел равны? Нарисуйте такие графики зависимости температуры t (°C) тел от количества теплоты Q, сообщенного телам.

32. В термос с горячей водой (t = 40 °С) опускают буты­лочку с детским питанием. Она нагревается до темпера­туры t1 = 36 °С. Эту бутылоч­ку вынимают, и в термос опускают другую точно та­кую же. До какой темпера­туры она нагреется? До пог­ружения в термос обе буты­лочки имели температуру t =18 °С.

33. Сколько медных деталей, нагретых до 100° С и имеющих массу m =1 кг каждая, можно охладить до температуры 30° С в сосуде, содержащем V=100 л воды при температуре 15° С? Удельная теплоемкость меди см = 376 Дж/кг·К, удельная теплоемкость воды св = 4,2 кДж/кг·К. Теплоемкостью сосуда и потерями тепла пренебречь.

34. В алюминиевый калориметр массой 500 г налили 250 г воды при температуре 19°С. За­тем туда опустили металлический цилиндр массой 180 г, состоящий из двух частей — алюминиевой и медной; температура воды при этом повысилась до 27 °С. Определите массу медной и алюминиевой частей цилиндра, если начальная его температура была 127 °С.

35. В калориметр наливают ложку горячей воды, при этом его температура увеличива­ется на 5 градусов. После того как в него добавили еще одну ложку горячей воды, тем­пература возросла еще на 3 градуса. На сколько еще градусов возрастет температура калориметра, если в него добавить еще 48 ло­жек горячей воды? Теплообменом с окружаю­щей средой пренебречь.

36. Брусок сливочного масла массой m= 500 г опустили в кастрюлю с горячим молоком. Найдите, на сколько изменит­ся уровень жидкости в кастрюле, когда масло растает. Площадь сечения кастрюли S=200 см2. Плотность растоп­ленного масла ρ1= 0,9 г/см3, молока ρ2 = 1,0 г/см3.