Теплота

1. До какой температуры необходимо охладить кусок алюминия, чтобы после погружения его в воду, температура которой 00С, он поднялся со дна сосуда благодаря обмерзанию льдом? Удельная теплоемкость алюминия 2100 Дж/(кг×0С), удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг×0С), удельная теплота плавления льда 332 кДж/кг.

2. При помощи нагревателя мощностью 100 Вт кастрюлю, в которую налит 1 л воды, никак не удается довести до кипения. Нагреватель выключили. Оцените время, за которое температура воды упадет на 1 градус.

3. В калориметр наливают ложку горячей воды, и при этом его температура увеличивается на 5 градусов. После того, как  в него добавили еще одну ложку горячей воды, его 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.

4. В цилиндрический калориметр, содержащий 100 г льда при 0°С, наливают 150 г воды при температуре 50°С. Как изменится уровень содержимого калориметра после установления теплового равновесия? Площадь сечение калориметра 50 см2.Теплоемкостью калориметра пренебречь. Удельная теплоемкость воды 4,18 кДж/кг∙°С, удельная теплота плавления льда

 333 кДж/кг.

5. В сосуде с водой плавает кусок льда, удерживаемый нитью, закрепленной на дне сосуда. Натяжение нити 10 Н. На сколько изменится уровень воды в сосуде, если лед растает? Если нить порвется? Лед не полностью погружен под воду. Площадь поперечного сечения сосуда 100 см2.

6. Для заполнения проточного бассейна можно использовать два крана, дающих одинаковый поток воды: с горячей и теплой водой. Температура горячей воды T1 = 70 °C, температура теплой воды T2 = 40 °C. При испытаниях бассейна заметили, что если открыть только кран с горячей водой, установившаяся температура воды в бассейне будет равняться T1/ = 50 °C. Если же открыть только кран с теплой водой, установившаяся температура воды в бассейне будет равняться T2/ = 30 °C. Определите, какая температура установится в бассейне, если открыть оба крана. Считайте, что поток тепла от воды прямо пропорционален разности температур воды и окружающей среды, а установившийся уровень воды в бассейне одинаков во всех трех случаях.

7. Два свинцовых шара массами 130 г и 200 г движутся навстречу друг другу со скоростями 13 м/c и 20 м/c, соответственно. На сколько повысится температура шаров в результате абсолютно неупругого удара? Считать, что вся энергия, выделившаяся при ударе пошла на нагревание шаров.

8. Над ν молями идеального газа совершают циклический процесс, изображённый на рисунке. Температуры газа в состояниях 1 и 2 равны T1 и T2 соответственно. Найдите работу, совершённую газом за цикл, если на участке 3–4 газу сообщили количество теплоты Q. В процессе 1–2 давление растёт пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры.

 

9. В горизонтально расположенной трубе могут без трения двигаться два поршня массами m1 и m2, между которыми содержится идеальный газ в количестве ν молей, имеющий температуру Т. Поршням толчком сообщают скорости V и направленные вдоль оси трубы навстречу друг другу (см. рисунок). Найдите максимальную температуру газа Tmax, если его масса m << m1, m << m2. Число степеней свободы молекулы газа равно i. Система теплоизолирована и находится в вакууме. Теплоемкостью трубы и поршней пренебречь.