§ 48. Применение уравнения теплового баланса

При решении задач этого параграфа считайте, что теплоёмкостью калориметра и тепловыми потерями можно пренебречь, если иное не оговорено в условии.

ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ

1. Свинцовая пуля застревает в песочной насыпи и нагревается до температуры плавления свинца. Чему равна скорость пули перед попаданием в насыпь? Примите, что температура пули перед ударом равна 100 °С, а увеличение внутренней энергии пули составляет 60 % от её кинетической энергии перед попаданием в насыпь.

2. На железную болванку массой 100 кг, лежащую на массивной наковальне, падает с высоты 4 м паровой молот массой 6 т. После 30 ударов болванка нагрелась на 50 °С. Какая доля кинетической энергии молота идёт на нагревание болванки?

3. В результате смешивания 400 л воды при температуре 20 °С и 100 л воды при температуре 70 °С получили воду при температуре 28 °С. Какое количество теплоты было передано сосуду и окружающему воздуху?

4. В теплоизолированный сосуд с большим количеством льда при температуре 0 °С заливают 1 кг воды при температуре 44 °С. Какая масса льда растает в результате установления теплового равновесия в сосуде?

5. При охлаждении 2 кг воды она отдала количество теплоты, равное 750 кДж. При этом половина массы воды замёрзла. Какова была начальная температура воды?

6. Нагретый алюминиевый куб положили на лёд, и при остывании куб полностью погрузился в лёд. До какой температуры был нагрет куб? Температура льда 0 °С.

7. В калориметре находится 1 кг льда при температуре -5 °С. Какую массу воды при температуре 20 °С нужно добавить в калориметр, чтобы температура его содержимого после установления теплового равновесия стала равной -2 °С?

8. В калориметре находился 1 кг льда. Какой была его температура, если после добавления в калориметр 4 кг воды при температуре 20 °С и установления теплового равновесия в калориметре оказалась только вода при температуре 0 °С?

9. В калориметр, содержащий 1 л воды при температуре 20 °С, бросили комок мокрого снега массой 250 г. Температура воды в калориметре после установления теплового равновесия равна 5 °С. Сколько процентов воды было в снеге (по массе)?

10. Из 100 кг снега, взятого при температуре -10 °С, получили воду, используя печь с КПД, равным 20 %. В печи сожгли 22 кг дров. Чему равна конечная температура воды, если удельная теплота сгорания дров равна 10 МДж/кг?

11. В калориметр, содержащий 1,5 кг воды при температуре 20 °С, положили 100 г льда при температуре -10 °С. Чему будет равна температура содержимого калориметра после установления теплового равновесия?

12. Для нагревания некоторой массы воды в электрочайнике от 22 °С до кипения потребовалось 5 мин. Через какое время после закипания вся вода в чайнике обратится в пар? Примите, что воде в чайнике ежесекундно передают одно и то же количество теплоты.

13. Смесь, состоящую из 5 кг льда и 15 кг воды при температуре О °С, нагревают до 80 °С, пропуская сквозь смесь водяной пар при температуре 100 °С. Чему равна масса пара?

14. В калориметр, содержащий лёд массой 100 г при температуре 0 °С, впускают такую массу пара при температуре 100 °С, что весь лёд растаял, а температура образовавшейся воды равна 0 °С. Какая масса воды будет в калориметре?

Окончание >>>