Задание № 751

Приготовьте воду в трёх сосудах: в одном − холодную (можно со льдом), в другом − горячую и в третьем − комнатной температуры. Подержите 2 − 3 мин одну руку в холодной воде, другую − в подогретой, а затем одновременно опустите обе руки в тёплую воду. Какие ощущения вы испытываете?

Решение

Рука, которая была в горячей воде, будет чувствовать холод, а рука, которая была в холодной воде, − тепло. Потому что рука, вынутая из холодной воды, будет нагреваться, то есть, получать тепло, а другая наоборот — отдавать.

Задание № 752

Налейте воду в калориметр и в стакан в равном количестве и с одинаковой начальной температурой. Через 5 мин измерьте температуру воды в калориметре и в стакане. Сделайте вывод и объясните его.

Решение

Ход работы.
1. Нальем горячую воду в калориметр и в стакан в равном количестве и с одинаковой начальной температурой. Калориметр состоит из двух сосудов, разделенных воздушным промежутком. Калориметр позволяет уменьшать теплообмен содержимого внутреннего сосуда с внешней средой.
2. Через 5 мин опустим термометры в стакан и в калориметр и измерим температуру воды.

Вывод. Температура воды в калориметре выше, чем температура воды в стакане, т.к. в калориметре практически отсутствует теплообмен горячей воды с окружающей средой, и теплопроводность материала из которого сделан калориметр меньше чем у стакана.

Задание № 753

Предложите простой способ сравнения удельных теплоёмкостей двух различных металлов, не имея таблицы удельных теплоёмкостей.

Решение

Для сравнения удельных теплоёмкостей двух различных металлов нужно в одинаковые сосуды равной массы и равной температурой воды погрузить металлы, у которых одинаковые массы и температуры. Металл, у которого теплопроводность выше, передаст воде за одинаковое количество времени большее количество теплоты . Измерим температуру воды в сосудах. Температура воды будет выше в сосуде с металлом большей теплопроводности.

Задание № 754

В каком случае выделится большее количество теплоты − при сгорании 10 кг бензина или 10 кг дизельного топлива? На сколько больше?

Решение

При сгорании бензина выделяется большее количество энергии, чем при сгорании той же массы дизельного топлива, т.к. удельная теплота сгорания бензина больше, чем дизельного топлива.

Задание № 755

Сколько потребуется сжечь природного газа для получения энергии, равной $1,8 * 10^{3}$ кДж?

Решение

Дано:
Q = $1,8 * 10^{3}$ кДж;
$q = 44 * 10^{6}$ Дж/кг.
Найти:
m − ?
СИ:
Q = $1,8 * 10^{6}$ Дж;
Решение:
Q = qm;
$m = \frac{Q }{q}$;
$m = \frac{1,8 * 10^{6}}{44 * 10^{6}} = 0,04$ кг.
Ответ: 0,04 кг.

Задание № 756

Для питания котла водяного отопления за 1 ч требуется энергия, равная 35 МДж. Сколько ежедневно необходимо сжигать для питания котла: а) дров; в) нефти; в) каменного угля; г) природного газа?

Решение

Дано:
$Q_{ч} = 35$ МДж;
$q_{др} = 12 * 10^{6}$ Дж/кг;
$q_{н} = 44 * 10^{6}$ Дж/кг;
$q_{уг} = 30 * 10^{6}$ Дж/кг;
$q_{пр} = 44 * 10^{6}$ Дж/кг.
Найти:
m − ?
СИ:
Q = $35 * 10^{6}$ Дж;
Решение:
Для питания котла водяного отопления за сутки требуется энергия равная:
$Q_{дн} = 35 * 10^{6} * 24 = 8,4 * 10^{8}$ Дж;
Q = qm;
$m = \frac{Q_{дн}}{q}$;
$m_{др} = \frac{8,4 * 10^{8}}{12 * 10^{6}} = 70$ кг;
$m_{н} = \frac{8,4 * 10^{8}}{44 * 10^{6}} = 19$ кг;
$m_{уг} = \frac{8,4 * 10^{8}}{30 * 10^{6}} = 28 $ кг;
$m_{пр} = \frac{8,4 * 10^{8}}{44 * 10^{6}} = 19$ кг.
Ответ: 70 кг; 19 кг; 28 кг; 19 кг.

Задание № 757

При использовании в атомных реакторах урана массой 1 кг выделяется столько же энергии, сколько при сжигании каменного угля массой 2000 т. Чему равна эта энергия?

Решение

Дано:
$m_{ур} = 1$ кг;
$Q_{ур} = Q_{уг}$;
$m_{уг} = 2000$ т;
$q_{уг} = 30 * 10^{6}$ Дж/кг;
Найти:
$Q_{ур}$ − ?
СИ:
$m_{уг} = 2 * 10^{6}$ кг;
Решение:
Количество теплоты, выделяемое при сжигании каменного угля равно:
$Q_{уг} = qm$;
$Q_{уг} = 30 * 10^{6} * 2 * 10^{6} = 6 * 10^{13}$ Дж;
$Q_{ур} = Q_{уг} = 6 * 10^{13}$ Дж.
Ответ: $6 * 10^{13}$ Дж.

Задание № 758

Какое количество теплоты выделится при полном сгорании каменного угля массой 1 т?

Решение

Дано:
$m_{уг} = 1$ т;
$q_{уг} = 30 * 10^{6}$ Дж/кг.
Найти:
$Q_{уг}$ − ?
СИ:
$m_{уг} = 1000$ кг.
Решение:
Количество теплоты, выделяемое при сжигании каменного угля равно:
$Q_{уг} = qm$;
$Q_{уг} = 30 * 10^{6} * 1000 = 3 * 10^{10}$ Дж.
Ответ: $3 * 10^{10}$ Дж.

Задание № 759

По данным таблицы составьте задачи и решите их.

Решение 1
Какое количество теплоты выделится при сгорании керосина массой 10 кг?

Дано:
m = 10 кг;
q = 46 МДж/кг.
Найти:
Q − ?
СИ:
$q = 46 * 10^{6}$ Дж/кг.
Решение:
Количество теплоты, выделяемое при сжигании керосина равно:
Q = qm;
$Q = 46 * 10^{6} * 10 = 4,6 * 10^{8}$ Дж = 460 МДж.
Ответ: 460 МДж.

Решение 2
При полном сгорании дров выделилось 36 МДж энергии. Какая масса дров сгорела?

Дано:
Q = 36 МДж;
$q = 12 * 10^{6}$ Дж/кг.
Найти:
m − ?
СИ:
$Q = 36 * 10^{6}$ Дж;
Решение:
Q = qm;
$m = \frac{Q}{q}$;
$m = \frac{36 * 10^{6}}{12 * 10^{6}} = 3$ кг.
Ответ: 3 кг.

Решение 3
При полном сгорании 1 кг топлива выделяется 44 МДж теплоты. Определите вид топлива. Какова удельная теплота его сгорания?

Дано:
Q = 44 МДж;
m = 1 кг.
Найти:
q − ?
СИ:
$Q = 44 * 10^{6}$ Дж;
Решение:
Q = qm;
$q = \frac{Q}{m}$;
$m = \frac{44 * 10^{6}}{1 * 10^{6}} = 44* 10^{6}$ Дж/кг = 44 МДж/кг − природный газ.
Ответ: 44 МДж/кг, природный газ.

Решение 4
Какое количество теплоты выделится при полном сгорании спирта объёмом 0,01 $м^{3}$? Какая масса спирта?

Дано:
V = 0,01 $м^{3}$;
$ρ_{сп} = 800 кг/м^{3}$;
q = 27 МДж/кг.
Найти:
Q − ?
m − ?
СИ:
$q = 27 * 10^{6}$ Дж/кг.
Решение:
m = ρV;
m = 800 * 0,01 = 8 кг;
Q = qm;
$Q = 27 * 10^{6} * 8 = 2,16 * 10^{8}$ Дж = 216 МДж.
Ответ: 216 МДж; 8 кг.

Решение 5
Какое количество теплоты выделится при полном сгорании топлива объёмом 4 $м^{3}$ и плотностью 710 $кг/м^{3}$? Вычислите массу топлива. По справочнику определите вид топлива.

Дано:
V = 4 $м^{3}$;
$ρ = 710 кг/м^{3}$.
Найти:
Q − ?
Решение:
Согласно справочнику плотностью 710 $кг/м^{3}$ обладает спирт.
Удельная теплота сгорания спирта − $27 * 10^{6}$ Дж/кг.
m = ρV;
m = 710 * 4 = 2840 кг;
Q = qm;
$Q = 27 * 10^{6} * 2840 = 7,668 * 10^{10}$ Дж.
Ответ: $7,668 * 10^{10}$ Дж.

Решение 6
При полном сгорании дизельного топлива выделилось 40 МДж энергии. Какая масса и объем дизельного топлива сгорела?

Дано:
Q = 40 МДж;
q = 42 МДж/кг;
$ρ = 860 кг/м^{3}$.
Найти:
m − ?
V − ?
СИ:
$Q = 40 * 10^{6}$ Дж;
$q = 42 * 10^{6}$ Дж/кг.
Решение:
Q = qm;
$m = \frac{Q}{q}$;
$m = \frac{40 * 10^{6}}{42 * 10^{6}} = 0,95$ кг;
m = ρV;
$V = \frac{m}{ρ}$;
$V = \frac{0,95}{860} = 0,001 м^{3}$ = 1 л.
Ответ: 0,95 кг; 1 л.