Подбор заданий по теме "Изменение внутренней энергии"(8,10 класс)

«Внутренняя энергия – это кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия». Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей. Теплопередача может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией, излучением. Задача 1 Какое   количество   теплоты   надо   израсходовать,   чтобы   медный   стержень, имеющий   площадь   поперечного   сечения   5   см²   при   температуре   0  ⁰C, удлинился от нагревателя на 0,1 см? Плотность меди, удельная теплоемкость и коэффициент линейного расширения соответственно равны  8890 кг/м³ , 395 Дж/кг∙⁰C и 1,7 ∙10ˉ 1/⁰C. Решение: Количество теплоты, идущее на нагревание стержня от 0 до t⁰C, выражается формулой  Q=cmt. Массу стержня выражаем через плотность и объем m=V=lS. Температура t может быть найдена из формулы линейного расширения l=l(1+t)     t=(ll)/l. Подставляя вместо t  и m их значения в формулу количества теплоты, получим  Подставляя числовые значения Q=103 кДж. Q=cS(ll)/. Задача 2 Некоторая установка мощностью 30 кВт охлаждается проточной водой, текущей по  спиральной трубке, диаметр которой 15 мм. При установившемся режиме проточная вода  нагревается на  15 ⁰C. Определить скорость воды, предполагая, что вся мощность установки идет на нагрев воды. Решение: Условие установившегося режима, когда вся выделяемая мощность идет на нагрев воды,  охлаждающей установку, можно записать  cmt/. Но  Подставим m/ в формулу мощности, получим   m/Sd²/4 Откуда ctd²/4, 4/ ctd².  После подстановки числовых значений получим   2,7 м/с Задача 3 Железный шарик радиусом 1 см, нагретый до 120  ⁰C, положен на лед. На какую глубину  погрузится шарик в лед, если удельная теплоемкость железа 460 Дж/кг∙⁰C, а плотность  7800 кг/м³? Температура окружающей среды 0 ⁰C. Решение: Углубившись в лед на расстояние x , шарик радиуса  r расплавит объем льда, состоящий из  объема цилиндра r²x и объема полушара 2/3r³. Количество теплоты, необходимое для плавления льда, равно  Q   λ m  4(A) Какое количество теплоты необходимо затратить для нагревания стального резца  массой 400 г с удельной теплоемкостью с = 500 Дж/кгК от 20°С до 1300°С? 1) 256 МДж 3) 256 кДж 2) 260 кДж 4) 260 МДж 5(A) Какое количество теплоты необходимо для плавления 240 г олова, взятого при  температуре плавления? Удельная теплота плавления олова λ  = 60 кДж/кг 1) 14,4 кДж 3) 144Дж 2) 14,4 Дж 4) 14,4 МДж 6(A) Какое количество теплоты требуется для превращения воды массой 2 кг, взятой при  температуре 20°С, в пар, имеющий температуру 100°С? (L = 2,3∙10 Дж/кг; с=4200Дж/кг ºС) 1) 2∙10⁶Дж           3) 6,72∙10⁵Дж 2) 5,3∙10⁶Дж       4) 9,3∙10⁶Дж 7(А) При полном сгорании дров выделилось 50000 кДж энергии. Какая масса дров сгорела? (q = 10 МДж/кг) 1) 10 кг 2) 2 кг 3) 50 кг 4) 5 кг 8(А) В ванне вместимостью 400 л смешали холодную воду при температуре 10°С и  горячую при температуре 60°С. В каких объемах ту и другую воду надо взять, чтобы  температура установилась 40°С? 1) Vг= 160л,Vх= 240 л              2) Vг= 240 л,Vх= 160 л 3) Vг= 250 л,Vх= 150 л             4) Vг= 300 л,Vх= 100 л 12(В) Смешали две жидкости одинаковой массы с одинаковыми удельными  теплоемкостями но разной температуры: температура первой жидкости 250К, температура второй 350К. Определите температуру образовавшейся смеси в °С. Потерями тепла  пренебречь.   Для получения воды с температурой 40∘ С к 5 кг кипятка при 100∘ С добавили холодную  воду, имеющую температуру 10∘ С. Чему равна масса добавленной холодной воды? 15 кг 210 кг 315 кг 420 кг A11 В алюминиевый сосуд массой 100 г налито 200 г воды. Температура воды и стакана  750С. При опускании в воду серебряной ложки массой 80 г при температуре 150С  температура воды в сосуде понизится на 1) 20С 2) 1,50С 3) 10С 4) 1,20С             Решение: В теплообмене участвуют три тела: вода, алюминиевый стакан и серебряная ложка. При  этом изменения агрегатного состояния не происходит. Уравнение теплового баланса имеет  вид:, где mв, mст и mл – массы воды, стакана и ложки соответственно, св, сал и сс –  удельные теплоемкости воды, алюминия и серебра, t1– начальная температура воды и  стакана, t2 – начальная температура ложки, q – температура термодинамического  равновесия. Из уравнения находим q = 73,80С. Следовательно температура воды в сосуде  понизится на 1,20С. Верный ответ 4  А8. Кастрюлю с горячей водой вынесли на балкон. На рисунке изображен график изменения температуры воды с течением времени. Какова температура воздуха на балконе? 1) 15°С 2) 30°С 3) 60°С 4) 80°С А13. На рисунках точками отмечены результаты измерения температуры t остывающей воды в разные моменты времени (cid:244).  Какой из графиков зависимости температуры от времени — 1, 2, 3 или 4 — построен по этим точкам наиболее точно? На рисунке изображена зависимость количества теплоты, переданного образцу массой 0,5 кг, от температуры. Чему равна удельная теплоемкость вещества, из которого состоит образец? 1) 100 кДж/(кг⋅°С) 2) 4 кДж/(кг⋅°С) 3) 2 кДж/(кг⋅°С) 4) 0,5 кДж/(кг⋅°С) В3. В результате наблюдения за теплообменом между горячей и холодной водой, налитой в калориметр, ученик составил таблицу Масса холодной воды, г 75 Температура холодной воды, °С 25 Температура горячей воды, °С 60 Температура смеси, °С 45 Чему равна масса горячей воды? Массу выразите в граммах (г). Теплообменом с окружающей средой пренебречь. Тема: Теплообмен. 1 В колбе находилась вода при t = 00 C. Выкачиванием из колбы воздуха заморозили всю   воду   в   сосуде.   Какая   часть   воды   при   этом   испарилась,   если   колба   была теплоизолирована? Удельная теплота испарения воды при 00  С  r  = 2, 5 МДж/ кг. Удельная теплота плавления льда  λ  = 0, 33 МДж/кг. (0,12) 2 Тигель   с   оловом   нагревается   электрическим   током.   Количество   теплоты, ежесекундно подводимой к тиглю, постоянно. За 10 мин олово нагрелось от 20 до 700  С   и   спустя   ещё   83   мин   полностью   расплавилось.   Найти   удельную   теплоту плавления   олова.   Удельная   теплоёмкость   олова   0,   23   кДж/   кгК,   температура плавления 2320 С. (58,2 кДж/кг) 3 В куске льда, находящемся при 00 С, сделано углубление, объём которого 160 см3. В это углубление влито 60 г воды, температура которой 750  С. Какой объём будет иметь   свободное   от   воды   углубление,   когда   вода   остынет?   Удельная   теплота плавления льда 334 кДж/ кг. (11х10­6 м3) 4 Грузовой автомобиль, оборудованный газогенераторным двигателем мощностью 92 кВт,   имеющий   КПД   18   %,   работает   в   полную   нагрузку.   Определите   массу древесных чурок с удельной теплотой сгорания 12, 5 МДж/ кг, необходимых для пробега пути 1 км со скоростью 18 км/ ч. (8,1 кг) 5 В чашке находится 500 г льда при 00 С. В чашку вливают 200 г воды, нагретой до температуры   800  С.   Какова   будет   установившаяся   температура   и   что   будет находится в чашке? (в сосуде будут находиться одновременно и вода и лёд при t = 00 С) 6 Горизонтально летящая пуля массой  m  попадает в деревянный шар, лежащий на полу,   и   пробивает   его.   Определите,   какая   часть   энергии   перешла   в   энергию деформации, если начальная скорость пули υ1, скорость после вылета из шара υ2, масса М. Трение между шаром и полом отсутствует, траектория пули проходит через центр шара.  7 Фигурист, скользивший по льду со скоростью 10 м/ с, останавливается. Определить, какая масса льда растает, если 50 % теплоты, выделенной в результате трения, поглотится льдом. Масса фигуриста 60 кг, температура льда 00 С, удельная теплота плавления льда 3, 3х105 Дж/ кг. (4,5х10­3 кг) 8 В калориметр, содержащий 1, 5 кг воды при 200 С впускают 200 г водяного пара при 1000 С. Какая общая температура установится после конденсации пара. (780 С) 9 Стеклянный шарик объёмом 0, 2 см3 равномерно падает в воде. Какое количество теплоты выделится при перемещении шарика на 6 м? Плотность стекла 2, 4 г/ см3. (16,8х10­3 Дж) 10 С какой скоростью должна лететь свинцовая пуля при температуре 270 С, чтобы при ударе о стенку она расплавилась? Температура плавления свинца 3270 С, удельная теплота его плавления 2, 5х 104 Дж/ кг, а удельная теплоёмкость 130 Дж/ кгК. На нагревание пули идёт 60 % выделившейся энергии. (462 м/ с) 11 Мощность двигателя автомобиля 69 кВт. Найти ежесекундный расход бензина, если КПД двигателя 25 %. Удельная теплота сгорания бензина 46 МДж/кг. (6 г/с) 12 Двигатель   работает   на   дизельном   топливе,   удельная   теплота   сгорания   которого равна 42 МДж/кг. Определить массу израсходованного топлива при выполненной работе 210 МДж, если КПД двигателя 0,25. (20 кг) 13 Два литра воды превратили в пар, нагревая от 20 °С на газовой горелке. Каков КПД горелки, если израсходовано 200 литров газа. Удельная теплота сгорания газа 40 МДж/м3,   удельная   теплоемкость   воды   4,2   кДж/(кг­К),   удельная   теплота парообразования при температуре кипения 2,3 МДж/кг. (66 %) 14 Необходимо получить 0,5 кг воды при 0 °С, охлаждая стоградусный водяной пар. Какое количество теплоты выделится при этом? Удельная теплота парообразования 2,3   МДж/кг,   удельная   теплоемкость   воды   4,2   кДж/(кг­К).   Ответ   дать   в мегаджоулях. (1,36 МДж) 15 Каков КПД автомашины с мотором мощностью 20 кВт, если при скорости 72 км/ч мотор потребляет 10 л бензина на 100 км пути? Плотность бензина 700 кг/м3, его удельная теплота сгорания 4,4­107 Дж/кг. (32 %) 16 Судно развивает мощность 1500 кВт при КПД 30 %. Определить расход горючего на 1 км пути при скорости 72 км/ч. Теплота сгорания горючего 5х107 Дж/кг. (5 кг) 17 Сколько алюминия, взятого при температуре 305 К, можно нагреть до температуры 932   °С   в   печи,   КПД   которой   равен   24   %,   если   сжечь   24   кг   нефти?   Удельная теплоемкость алюминия 900 Дж/(кгК), теплота сгорания нефти 45 МДж/кг. (459 кг) 18 Смешали 0,4 кг воды при 50 °С и 0,1 кг воды при 80 °С. Определить температуру смеси при тепловом равновесии. Ответ дать в градусах Цельсия. (56 °С) 19 Есть два сосуда с водой. В одном из них температура воды 20 °С, в другом - 100 °С. Сколько воды из каждого сосуда надо взять, чтобы получить 1 л воды с температурой 40 0С? (0,75 л; 0,25 л) 20 В 4 л воды при температуре 20 °С брошен кусок льда массой 250 г при температуре 0 °С. Найти температуру воды после того, как лед растаял. Удельная теплоемкость воды 4,2-103 Дж/(кгК), удельная теплота плавления льда 3,3х105 Дж/кг. (287 К) 21 Ванну емкостью 200 л необходимо наполнить водой с температурой 30 °С, используя воду с температурой 70 °С и лед с температурой -10 °С. Какую массу льда надо положить в ванну? Удельная теплоемкость воды 4,2х103 Дж/(кгК), удельная теплоемкость льда - 2100 Дж/(кгК), удельная теплота плавления льда 3,3х105 Дж/кг. ( 48, 9 кг) 22 В сосуд, содержащий 10 кг воды при 10 °С положили кусок льда, охлажденный до -50 °С, после чего температура образовавшейся ледяной массы оказалась равной -4 °С. Какое количество льда было положено в сосуд? Удельные теплоемкости: льда - 2100 Дж/(кгК), воды - 4200 Дж/(кгК); удельная теплота плавления льда 3,3х105 Дж/кг. (38 кг) 23 В калориметр налито 2 кг воды, имеющей температуру 50 C, и положен кусок льда массой 5 кг, имеющий температуру минус 40 °С. Определить температуру содержимого калориметра после установления теплового равновесия. Удельные теплоемкости: воды — 4200 Дж/(кгК), льда - 2100 Дж/(кгК). Удельная теплота плавления льда 3,3х105 Дж/кг. (в калориметре будет находиться вода и лёд при t = 00 С) 24 После опускания в воду, имеющую температуру 10 °С, тела, нагретого до 100 °С, установилась общая температура 40 °С. Какой станет температура воды, если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще одно такое же тело, нагретое до 100 °С?(55°С) 25 Вода падает с высоты 1200 м. На сколько повысится температура воды, если на ее нагревание идет 60 % работы силы тяжести? (1,70 С) 26 На сколько градусов нагревается вода у основания водопада высотой 10 м? Считать, что на нагревание воды расходуется 60 % работы силы тяжести. Удельная теплоемкость воды 4.2х103 Дж/(кгК). (0,0140 С) 27 С какой скоростью должна лететь свинцовая пуля, чтобы при ударе о препятствие она расплавилась? Первоначальная температура пули 27 °С. Вся выделившаяся при ударе теплота сообщается пуле. Температура плавления свинца 327 °С, удельная теплота его плавления 2,5х104 Дж/кг, а удельная теплоемкость 130 Дж/(кгК). (167 м/с) 28 В сосуд, содержащий 1, 5 кг воды при 150 С, впускают 200 г водяного пара при 1000 С. Какая общая температур установится в сосуде после конденсации пара? (890 С) 29 Через воду, имеющую температуру 100 С, пропускают водяной пар при 1000 С. Сколько процентов составит масса воды, образовавшейся из пара, от массы всей воды в сосуде в момент, когда её температура равна 500 С? (0,07)