Удельная теплоемкость. Уравнение теплового баланса
Второй уровень
4.21. В каком случае горячая вода в стакане охладится больше: если в стакан опустить серебряную или алюминиевую ложку? Масса ложек одинакова.
4.22. Железные печи быстрее нагревают комнату, чем кирпичные, но не так долго остаются теплыми. Почему?
4.23. Почему почва быстрее прогревается до дождя, чем после него?
4.24. Почему вода в озере остывает за ночь гораздо меньше, чем песок на пляже?
4.25. Почему климат, для которого характерны резкие перепады температуры между днем и ночью, между летом и зимой, называют резко континентальным?
4.26. Кольский полуостров омывается теплым течением Гольфстрим, что смягчает заполярный климат и создает уникальные климатические зоны (рис. 15). Каким свойством воды можно объяснить влияние Гольфстрима на температуру воздуха? Каким способом это течение передает материку тепло?
4.27. Чем объяснить, что в пустынях очень большие суточные перепады температур?
4.28. Какое количество теплоты необходимо для нагревания воздуха в комнате размером 5 х 4 х 3 м от 4 до 20 °С?
4.29. Какое количество теплоты потребуется, чтобы довести до температуры кипения 2 л воды в алюминиевом чайнике массой 700 г? Начальная температура воды 20 °С.
4.30. В воду массой m1 = 1 кг, температура которой t1 = 10 °С, вливают кипяток массой m2 = 800 г. Какова конечная температура t воды?
4.31. В алюминиевой кастрюле массой 1,5 кг находится 800 воды при комнатной температуре (20 °С). Сколько кипятка нужно долить в кастрюлю, чтобы получить воду температурой 45 °С?
4.32. На какую высоту человек поднялся бы за сутки, если бы мог использовать для этого энергию, передаваемую им окружающей среде? Считайте, что человек массой 70 кг ежесекундно передает окружающей среде количество теплоты 40 Дж.
4.33. В калориметр налили 0,5 л воды при температуре 20 °С. Сколько кипятка надо долить, чтобы установилась температура 80 °С?
4.34. Определите температуру воды после смешивания 100 г кипятка и 100 г воды, взятой при температуре 20 °С.
4.35. На нагревание кирпича массой 4 кг на 105 °С затрачено такое же количество теплоты, как и на нагревание воды той же массы на 22 °С. Определите удельную теплоемкость кирпича.
4.36. В медном калориметре массой 100 г находилась вода массой 740 г при температуре 15 °С. В этот калориметр опустили брусок массой 200 г, нагретый в кипящей воде. После установления теплового равновесия температура в калориметре поднялась до 17 °С. Какова удельная теплоемкость бруска?
4.37. В воду массой 300 г, температура которой 10 °С, опускают нагретые в кипящей воде металлические гири общей массой 1 кг. Температура воды повышается на 21 °С. Из какого материала могут быть изготовлены гири?
4.38. В калориметре находилась жидкость массой 100 г при температуре 25 °С. В нее опустили шар массой 100 г, температура которого 75 °С. После этого в калориметре установилась температура 30 °С. Во сколько раз удельная теплоемкость жидкости больше удельной теплоемкости материала шара?
4.39. В стальном чайнике массой 1,2 кг находилась вода массой 1,9 кг при температуре 20 °С. В чайник опустили нагретый в кипятке брусок массой 650 г. Из какого материала может быть изготовлен брусок, если температура воды в чайнике повышается до 25 °С?
4.40. На сколько градусов можно нагреть ртуть, затратив такую же энергию, какая необходима для подъема этой ртути на высоту 70 м? Считайте, что g = 10 Н/кг.
4.41. Свинцовый шар падает с высоты 30 м на стальную плиту. На сколько градусов температура шара после удара превышает начальную, если 50 % механической энергии переходит во внутреннюю энергию шара?
4.42. С какой высоты должна падать капля воды, чтобы после удара о землю вода оказалась кипяченой? Начальная температура воды 0 °С. Передачу энергии окружающей среде не учитывайте. Считайте, что g = 10 Н/кг.
4.43. Двигатель мощностью 50 Вт в течение 10 мин вращает лопасти вентилятора внутри калориметра с водой. На сколько повысится за это время температура воды, если ее масса 2 кг?
4.44. На какую высоту можно поднять слона массой 4 т, затратив такую же энергию, которая необходима, чтобы довести воду в чайнике вместимостью 3 л от 20 °С до кипения? Считайте, что g = 10 Н/кг.
4.45. В сосуд с холодной водой опустили три бруска (чугунный, медный и свинцовый), имеющие одинаковую массу и нагретые до одной и той же температуры. Одинакова ли температура брусков после охлаждения? Одинаковое ли количество теплоты бруски отдали воде?