Алгебра
Английский
Биология
География
Геометрия
История
Русский
Обществознание
Физика
Химия
Информатика
Литература
Математика
Ответ:
Раздел 1: Тепловые явления
- Удельная теплоёмкость вещества — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить одному килограмму вещества, чтобы нагреть его на один градус Цельсия (или один Кельвин).
- Единицей удельной теплоёмкости вещества в СИ является Дж/(кг·°С) (джоуль на килограмм на градус Цельсия).
- Разные вещества имеют разную удельную теплоёмкость из-за различий в их атомной и молекулярной структуре, а также в способах связи между атомами и молекулами. Количество энергии, необходимое для увеличения кинетической энергии частиц (нагрев) или для разрыва связей (плавление), зависит от этих внутренних особенностей.
- Удельная теплоёмкость одного и того же вещества может быть различной в разных агрегатных состояниях (например, в твёрдом, жидком и газообразном). Это связано с тем, что в разных состояниях частицы вещества расположены по-разному, по-разному взаимодействуют друг с другом, и для изменения их кинетической энергии или для преодоления сил притяжения требуются разные количества энергии.
Вариант 2.
- Дано:
\( m = 200 \text{ г} = 0.2 \text{ кг} \)
\( T_1 = 27 \text{ °С} \)
Нагрели до температуры плавления.
Найти:
А. \( Q_1 \) — количество теплоты для нагревания.
В. \( Q_{\text{полн.}} \) — количество теплоты для нагревания и плавления.
С. График.
Решение:
Для решения этой задачи нам потребуются таблицы удельной теплоёмкости свинца и его удельной теплоты плавления.
- Удельная теплоёмкость свинца: \( c_{\text{свинца}} \approx 140 \text{ Дж/(кг·°С)} \)
- Температура плавления свинца: \( T_{\text{пл.}} \approx 327 \text{ °С} \)
- Удельная теплота плавления свинца: \( \lambda_{\text{свинца}} \approx 2.3 \times 10^4 \text{ Дж/кг} \)
А. Количество теплоты для нагревания свинца от 27 °С до 327 °С:
\( Q_1 = c_{\text{свинца}} \cdot m \cdot \Delta T \)
\( \Delta T = T_{\text{пл.}} - T_1 = 327 \text{ °С} - 27 \text{ °С} = 300 \text{ °С} \)
\[ Q_1 = 140 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \cdot 0.2 \text{ кг} \cdot 300 \text{ °С} = 8400 \text{ Дж} = 8.4 \text{ кДж} \]
В. Количество теплоты для нагревания и полного расплавления свинца:
Сначала найдём количество теплоты для плавления:
\( Q_{2} = \lambda_{\text{свинца}} \cdot m \)
\[ Q_{2} = 2.3 \times 10^4 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 0.2 \text{ кг} = 4600 \text{ Дж} = 4.6 \text{ кДж} \]
Общее количество теплоты:
\( Q_{\text{полн.}} = Q_1 + Q_2 \)
\[ Q_{\text{полн.}} = 8400 \text{ Дж} + 4600 \text{ Дж} = 13000 \text{ Дж} = 13 \text{ кДж} \]
С. Графическое изображение процессов:
График будет состоять из двух участков:
- Прямая линия, идущая вверх, показывающая нагревание свинца от 27 °С до 327 °С. Ось Y — температура, ось X — количество теплоты.
- Горизонтальная линия (плоская), показывающая процесс плавления свинца при постоянной температуре 327 °С.
Ответ: А. 8400 Дж; В. 13000 Дж.
Раздел 2: Электричество
- Дано:
\( U = 220 \text{ В} \)
\( P = 75 \text{ Вт} \)
\( t = 30 \text{ минут} = 1800 \text{ с} \)
А. Какова сила тока в лампе?
Используем формулу мощности: \( P = U \cdot I \)
Отсюда сила тока: \( I = \frac{P}{U} \)
\[ I = \frac{75 \text{ Вт}}{220 \text{ В}} \approx 0.34 \text{ А} \]
В. Определить сопротивление лампы и работу тока в ней за 30 минут.
Сопротивление лампы:
Используем формулу: \( P = \frac{U^2}{R} \)
Отсюда сопротивление: \( R = \frac{U^2}{P} \)
\[ R = \frac{(220 \text{ В})^2}{75 \text{ Вт}} = \frac{48400}{75} \approx 645.33 \ \Omega \]
Работа тока в ней за 30 минут:
Работа тока (или мощность, умноженная на время): \( A = P \cdot t \)
\[ A = 75 \text{ Вт} \cdot 1800 \text{ с} = 135000 \text{ Дж} = 135 \text{ кДж} \]
С. В какой из ламп, мощностью 75 Вт или 150 Вт, рассчитанных на напряжение 220 В за одно и то же время выделится большее количество теплоты и во сколько раз?
Количество выделенной теплоты (работа тока) прямо пропорционально мощности при одинаковом времени и напряжении.
Лампа мощностью 150 Вт выделит больше теплоты, чем лампа мощностью 75 Вт, за одно и то же время.
Чтобы узнать, во сколько раз больше, разделим мощность большей лампы на мощность меньшей:
\[ \frac{P_2}{P_1} = \frac{150 \text{ Вт}}{75 \text{ Вт}} = 2 \]
Ответ: А. Сила тока примерно 0.34 А. В. Сопротивление лампы примерно 645.33 Ом, работа тока за 30 минут 135000 Дж. С. В лампе мощностью 150 Вт выделится в 2 раза большее количество теплоты.
