Тепловые явления
На рисунке приведена зависимость количества теплоты \(Q\), сообщаемой телу массой \(m=2\) кг, изначально находившемуся в твёрдом состоянии, от температуры \(t\) этого тела. Чему равна удельная теплота парообразования вещества, из которого состоит это тело? Ответ укажите в кДж/кг.
Процесс парообразования происходит при температуре 1745 \(^{\circ}C\) \[Q=rm\] \[r=\frac{Q}{m}=\frac{2172,8\text{ кДж}-452,8\text{ кДж}}{2\text{ кг}}=860 \text{ кДж/кг}\]
Твёрдое тело остывает. На рисунке представлен график зависимости температуры тела от отданного им количества теплоты. Удельная теплоёмкость тела 100 Дж/(кг\(\cdot\)К). Чему равна масса тела? (Ответ дать в килограммах.) 
Процесс остывания: \[Q=cm\Delta T\] Где \(c\) – удельная теплоемкость, \(m\) – масса, \(\Delta T\) – изменение температуры \[m=\frac{Q}{c\Delta T}=\frac{60000\text{ Дж}}{100\text{ Дж/(кг$\cdot$К)}\cdot(380\text{ К}-320\text{ К})}=10 \text{ кг}\]
Во сколько раз \(n\) уменьшится потребление электроэнергии морозильником, поддерживающим внутри температуру \(t_0 = -18\) \(^{\circ}C\), если из комнаты, температура в которой равна \(t_1 = +27\) \(^{\circ}C\), вынести морозильник на балкон, где температура равна \(t_2 = -3\) \(^{\circ}C\)? Скорость теплопередачи пропорциональна разности температур тела и среды.
При работе морозильника из окружающей его среды внутрь постоянно идёт поток теплоты. Холодильный агрегат морозильника за счёт совершения работы передаёт эту теплоту обратно в окружающую среду, потребляя при этом электроэнергию из сети. Чем меньше будет этот поток, тем меньшую мощность морозильник будет потреблять из сети для компенсации поступления теплоты внутрь морозильника из окружающей среды.
Мощность потока тепла пропорциональна разности температур, то есть: \[P\sim (t_{\text{ср}}-t_0)\]
Таким образом, можем найти отношение мощностей: \[n=\frac{P_2}{P_1}=\frac{t_2-t_0}{t_1-t_0}=\frac{-3+18}{27+18}=\frac{1}{3}\] В 3 раза уменьшится.
В калориметре находится вода, масса которой \(m_1=200\) г и температура 0 \(^{\circ}\)С. В него добавляют кусок льда, масса которого \(m_2=20\) г и температура -5 \(^{\circ}\)С. Какой будет температура содержимого калориметра после установления в нём теплового равновесия? Ответ приведите в градусах Цельсия.
Количество теплоты, которое выделится при кристализации всей воды: \[Q=\lambda m_1=3,3\cdot10^5\text{Дж/кг}\cdot0,2\text{ кг}=66000\text{ Дж}\] Количество теплоты, которое неодходимо для нагревания льда до 0 \(^{\circ}\)С: \[Q=cm_2\Delta t=2100 \text{ Дж/(кг$\cdot$К)}\cdot0,02\text{ кг}\cdot5=210\text{ Дж}\] \(c\) — удельная теплоемкость воды. Отсюда видно, что лед нагреется до 0 \(^{\circ}\)С и только часть воды кристализуется. Значит, температура теплового равновесия 0 \(^{\circ}\)С.
Чтобы нагреть 96 г молибдена на 2 К, нужно передать ему количество теплоты равное 48 Дж. Чему равна удельная теплоемкость этого вещества? Ответ дайте в Дж/(кг\(\cdot\)К).
При нагреваниии: \[Q=cm\Delta T,\] где \(c\) — удельная теплоемкость молибдена, \(m\) — масса молибдена, \(\Delta T\) — изменение температуры.
Выразим удельную теплоемкость молибдена: \[c=\dfrac{Q}{m\Delta T}=\frac{48\text{ Дж}}{0,096\text{ кг}\cdot2\text{ К}}=250 \text{ Дж/(кг$\cdot$К)}\]
Какое количество теплоты необходимо для нагревания \(m=200\) г свинца от \(T_1=300\) К до \(T_2=340\) К? Удельная теплоёмкость свинца 130 Дж/(кг\(\cdot\)К). (Ответ дайте в джоулях.)
При нагреваниии: \[Q=cm\Delta T,\] где \(\Delta T\) — изменение температуры. \[Q=0,2\text{ кг}\cdot130\text{ Дж/(кг$\cdot$К) }\cdot(340\text{ К} -300\text{ К})=1040\text{ Дж}\]
На рисунке показан график изменения температуры вещества по мере поглощения им количества теплоты. Вещество находится в сосуде под поршнем. Масса вещества равна \(m=1\) кг. Первоначально вещество было в жидком состоянии. Какова удельная теплота парообразования вещества? Ответ дайте в кДж/кг.
Процесс парообразования происходит при постоянной температуре \[Q=rm\] \[r=\frac{Q}{m}=\frac{(2-0,5)\cdot10^4\text{ Дж}}{1\text{ кг}}=15000\text{ Дж/кг}=15 \text{ кДж/кг}\]
