04 Тепловые явления
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В калориметре находится вода, масса которой 230 г при температуре В него через трубку впускают пар при температуре
В какой-то момент времени масса воды перестаёт увеличиваться. Определить на сколько увеличится масса
воды.
Источники:
Масса воды перестанет увеличиваться, когда температура воды достигнет 100 . Вода нагревается за счёт тепловой энергии
конденсации водяного пара:
где – удельная теплота парообразования воды,
– масса пара.
Составив уравнение теплового баланса
где – масса воды,
– удельная теплоемкость воды,
– изменение температуры.
Откуда масса пара:
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: формула количества теплоты, требуемого для парообразования тела, формула количества теплоты, которое требуется для нагрева тела, уравнение теплового баланса); | |
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения | |
физических величин (за исключением обозначений констант, | |
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии | |
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при | |
написании физических законов); | |
III) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В калориметре находятся в тепловом равновесии вода и лёд. После опускания в калориметр болта, имеющего массу 165 г и
температуру воды превратилось в лёд. Удельная теплоёмкость материала болта равна
Какая масса
воды первоначально находилась в калориметре? Теплоёмкостью калориметра пренебречь.
Источники:
Пусть масса болта , а масса воды
, тогда уравнение теплового баланса примет вид
где – теплота, которая идет на нагрев болта,
– количество теплоты которое отдает вода и
кристаллизуется,
– удельная теплота плавления льда,
– удельная теплоемкость болта,
– начальная температура
болта.
Откуда масса воды
Критерии проверки
2 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо
для решения задачи выбранным способом (в данном случае: условие теплового равновесия воды и льда,
формулы для расчёта количества теплоты при нагревании и кристаллизации, уравнение теплового
баланса);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за
исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в
условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических
законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты (подстановка числовых
данных в конечную формулу), приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по
частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
1 балл ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и
проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из
следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
ИЛИ
решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
ИЛИ
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.
ИЛИ
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В начале процесса температура куска свинца массой была равна
Ему передали количество теплоты, равное 46,4 кДж.
Температура плавления свинца равна
Какова масса расплавившейся части свинца? Тепловыми потерями
пренебречь.
Источники:
Сначала свинец нагрелся до температуры плавления, в результате чего ему передалось количество теплоты
где – теплоёмкость свинца,
– масса свинца,
и
– начальная и конечная температура свинца.
Потом свинец начал плавится, в результате чего он потратил оставшееся количество теплоты, равное
где – удельная теплота плавления свинца,
– масса расплавившейся части свинца
По условию
Откуда масса расплавившейся части
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: формула количества теплоты, требуемая для плавления тела, формула количества теплоты, которое требуется для нагрева тела, уравнение теплового баланса); | |
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения | |
физических величин (за исключением обозначений констант, | |
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии | |
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при | |
написании физических законов); | |
III) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В калориметр, с водой массой опустили трубку и стали впускать по ней водяной пар температурой
Начальная
температура калориметра и воды
В некоторый момент времени масса воды перестает увеличиваться,
хотя пар продолжают впускать. Чему равна первоначальная масса воды, если масса сконденсировавшегося пара
На конденсацию пара, массой потребовалось
где – удельная теплота парообразования Так как в некоторый момент масса воды перестала увеличиваться, значит, ее
температура достигла 100 °С. Следовательно, для нагревания воды массой
с 0
до 100
было затрачено
Дж теплоты.
Имеем:
, где – удельная теплоемкость воды;
– изменение температуры.
Откуда масса воды
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: формула количества теплоты, требуемая для конденсации пара, формула количества теплоты, которое требуется для нагрева тела, уравнение теплового баланса); | |
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения | |
физических величин (за исключением обозначений констант, | |
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии | |
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при | |
написании физических законов); | |
III) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В калориметр с водой опущена трубка. По трубке в воду впускают водяной пар при температуре В
некоторый момент масса воды перестаёт увеличиваться, хотя пар по-прежнему пропускают. Первоначальная
масса воды 460 г, а температура
Определите массу сконденсировавшегося пара. Тепловыми потерями
пренебречь.
Источники:
На конденсацию пара, массой потребовалось
Так как в некоторый момент масса воды перестала увеличиваться, значит, ее температура достигла
Следовательно, для нагревания воды массой потребуется:
Объединяя эти два выражения, находим первоначальную массу воды:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В калориметр с водой при температуре опущена трубка. По трубке в воду впускают водяной пар при температуре
В некоторый момент масса воды перестаёт увеличиваться, хотя пар по-прежнему пропускают. Определите
первоначальную массу воды в калориметре, если масса сконденсировавшегося пара 126 г. Тепловыми потерями
пренебречь.
Источники:
На конденсацию пара, массой потребовалось
Так как в некоторый момент масса воды перестала увеличиваться, значит, ее температура достигла
Следовательно, для нагревания воды массой потребуется:
Объединяя эти два выражения, находим первоначальную массу воды:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Какую массу воды можно нагреть до кипения при сжигании в костре 1,8 кг сухих дров, если в окружающую среду
рассеивается 95% тепла от их сжигания? Начальная температура воды , удельная теплота сгорания сухих дров
.
Источники:
Запишем уравнение теплового баланса
где - количество теплоты, требуемое для нагревания воды массой
до температуры кипения,
-
удельная теплоемкость воды,
,
- количество теплоты, выделяемая при сжигании дров массой
.
Выразим массу воды
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Кусок льда при температуре внесли в тёплое помещение, температура воздуха в котором составляет
. Сколько
времени лёд будет плавиться, если известно, что процесс нагревания льда до температуры плавления длился 5 мин.? Мощность
передачи тепла считать неизменной.
Источники:
Распишем количество теплоты, которое нужно сообщить льду, чтобы он нагрелся, а после - расплавился - тепло, которое получило тело на нагревание.
- тепло, которое передало тело при плавлении.
где - удельная теплоёмкость льда,
- масса льда,
- изменение температуры льда при нагреве,
- удельная теплота
плавления.
Количество теплоты также можно выразить через энергию теплообмена:
где - энергия, получаемая льдом в результате теплообмена за 1 с.
Выразим из кажого уравнения энергию и приравняем:
Выразим нужное нам время:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В прогретую электрическую печь мощностью 5 кВт помещают 1 кг льда при температуре . Каков коэффициент полезного
действия печи, если весь лёд растаял через 3 мин.?
В соответствии с уравнением теплового баланса количество теплоты , переданное печью, расходуется на нагревание
льда
и его плавление
.
Количество теплоты, переданное льду при нагреве и плавлении равно
где – КПД печи,
– её мощность,
– время нагрева.
Количество теплоты, переданное на нагрев льда
где – удельная теплоёмкость льда,
– масса льда,
– конечная температура льда,
– начальная
температура льда.
Количество теплоты, переданное на плавление льда
где – удельная теплота плавления льда.
Тогда
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение теплового баланса, формула количества теплоты при плавлении, формула количества теплоты при нагреве); | |
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения | |
физических величин (за исключением обозначений констант, | |
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии | |
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при | |
написании физических законов); | |
III) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В кастрюле находится 0,5 кг воды температурой . Сколько потребуется времени, чтобы при помощи кипятильника мощностью
400 Вт выпарить 15% воды из кастрюли? Потерями тепла и теплоёмкостью кастрюли пренебречь
Поскольку теплоёмкостью кастрюли и потерями тепла можно пренебречь, в соответствии с уравнением теплового баланса
количество теплоты , переданное кипятильником, расходуется на нагревание воды и её частичное
парообразование.
количество теплоты, необходимое для нагревания воды до кипения, где
– удельная теплоёмкость воды,
,
и
– её масса, начальная температура и температура кипения соответственно.
количество теплоты, необходимое для частичного парообразования воды, где
– удельная теплота парообразования
воды,
– часть выкипевшей воды.
Для мощности можно записать:
В итоге получим:
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение теплового баланса, формула количества теплоты, необходимого для нагревания и парообразования вещества, формула мощности); | |
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения | |
физических величин (за исключением обозначений констант, | |
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии | |
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при | |
написании физических законов); | |
III) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
С какой скоростью капля воды должна налететь на такую же неподвижную каплю, чтобы в результате взаимодействия они
испарилась? Начальная температура капель .
Сделаем рисунок и обозначим импульсы
Так как по оси не действуют никакие внешние силы, то можем записать закон сохранения импульса для двух
капель:
Здесь - импульс первой капли до соударения,
- импульс второй капли до соударения (капля
покоилась
),
- импульс капель после соударения. По условию капли одинаковые, значит
, при этом
- искомая скорость (скорость первой капли до соударения),
- скорость капель после
соударения.
Спроецируем закон сохранения импульса на ось :
Откуда скорость после соударения:
Запишем закон сохранения энергии для столкновения. Начальная энергия состояла из кинетической энергии
движущейся первой капли, эта энергия перейдет в кинетическую энергию капель после соударения, а также пойдет на
нагрев и испарение воды. - теплота которая идет на нагрев капель,
Дж/(кг
К) - удельная
теплоемкость воды,
- то на сколько надо нагреть капли, чтобы довести до температуры
кипения.
- теплота требуемая для испарения двух капель воды,
Дж/кг - удельная теплота
парообразования воды.
- кинетическая энергия налетающей капли,
- кинетическая энергия капель после
соударения.
Закон сохранения энергии:
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: записан закон сохранения импульса (сначала векторно, после спроецирован на горизонтальную ось), записан закон сохранения энергии); | |
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения | |
физических величин (за исключением обозначений констант, | |
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии | |
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при | |
написании физических законов); | |
III) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |