Физика 8 класс

Question

Физика 8 класс

Мурфикс Мурфиксович Ученик (58), открыт 2 недели назад

1. Определите количество теплоты, которое необходимо для нагревания воды массой 2 кг при температуре 40 градусов до пара при температуре 115 градусов.

2. Определите количество теплоты, которое необходимо, чтобы превратить лёд массой 3 кг при температуре -30 градусов в пар при температуре 120 градусов.

3. Определите количество теплоты, которые необходимо, чтобы превратить воду массой 1 кг при температуре 60 градусов в пар при температуре 100 градусов.

4. Определите количество теплоты, которое необходимо, чтобы превратить лёд массой 3 кг при 0 градусов в пар при 100 градусах.

5. Воду при 80 градусах массой 2 кг охладили до состояния льда при температуре -10 градусов, сколько энергии выделилось в процессе?

6. Смешали 3 кг воды при температуре 90 градусов и Х кг воды при температуре 20 градусов. Найдите х, если в результате установилась температура в 41 градус.

7. Вода в котелке греется на костре, составьте уравнение 3-го уровня.

8. Смешали 4 кг воды при температуре 60 градусов и Х кг воды при температуре 20 градусов, определите массу холодной воды, если в результате образовалась температура 25 градусов.

Answer 1

Для решения задач нам понадобятся следующие физические величины:

cвода: Удельная теплоемкость воды ≈ 4200 Дж/(кг·°С)
cлед: Удельная теплоемкость льда ≈ 2100 Дж/(кг·°С)
λплавления: Удельная теплота плавления льда ≈ 334 кДж/кг = 334000 Дж/кг
λпарообразования: Удельная теплота парообразования воды ≈ 2260 кДж/кг = 2260000 Дж/кг
1. Нагревание воды до пара:

Q₁ = cвода * m * (100 - 40) + λпарообразования * m + cпар * m * (115 - 100)

Принимаем удельную теплоёмкость пара cпар ≈ 2000 Дж/(кг·°С). Подставляем значения:

Q₁ = 4200 * 2 * 60 + 2260000 * 2 + 2000 * 2 * 15 = 504000 + 4520000 + 60000 = 5084000 Дж

2. Лёд до пара:

Q₂ = cлед * m * (0 - (-30)) + λплавления * m + cвода * m * (100 - 0) + λпарообразования * m + cпар * m * (120 - 100)

Q₂ = 2100 * 3 * 30 + 334000 * 3 + 4200 * 3 * 100 + 2260000 * 3 + 2000 * 3 * 20 = 189000 + 1002000 + 1260000 + 6780000 + 120000 = 8350000 Дж

3. Вода до пара:

Q₃ = cвода * m * (100 - 60) + λпарообразования * m = 4200 * 1 * 40 + 2260000 * 1 = 168000 + 2260000 = 2428000 Дж

4. Лёд до пара:

Q₄ = λплавления * m + cвода * m * (100 - 0) + λпарообразования * m = 334000 * 3 + 4200 * 3 * 100 + 2260000 * 3 = 1002000 + 1260000 + 6780000 = 9042000 Дж

5. Охлаждение воды до льда:

Q₅ = cводы * m * (80 - 0) + λплавления * m + cльда * m * (0 - (-10)) = 4200 * 2 * 80 + 334000 * 2 + 2100 * 2 * 10 = 672000 + 668000 + 42000 = 1382000 Дж (выделилось)

6. Смешивание воды:

3 * 4200 * (90 - 41) = x * 4200 * (41 - 20)

145260 = 86100x

x ≈ 1.68 кг

7. Уравнение 3-го уровня для нагрева воды на костре (приблизительное):

Это сложная задача, требующая учёта множества факторов. Упрощённое уравнение может выглядеть так:

dQ/dt = P - k * (T - Tокружающей среды) - α * A * (T4 - Tокружающей среды4)

где:

dQ/dt — скорость изменения количества теплоты.
P — мощность теплопередачи от костра.
k — коэффициент теплопередачи.
T — температура воды.
Tокружения — температура окружающей среды.
α — коэффициент излучения.
A — площадь поверхности котла.
Это всё равно упрощённая модель, в реальности необходимо учитывать ещё больше факторов (эффективность теплопередачи от костра к котлу, теплопотери через дно котла и т. д.).

8. Смешивание воды:

4 * 4200 * (60 - 25) = x * 4200 * (25 - 20)

588000 = 21000x

x = 28 кг

Обратите внимание, что в некоторых расчётах используются приблизительные значения удельной теплоёмкости пара и льда. Точные значения могут немного отличаться в зависимости от давления и других факторов.