Вариант 4. 1. Из представленных веществ самую малую теплопроводность имеет: а) медь; б) железо; в) древесина; г) алюминий. 2. Каким способом изменяется внутренняя энергия воды при её кипении в электрочайнике? 3. Почему при отсутствии ветра пламя свечи устанавливается вертикально? 4. Средняя кинетическая энергия всех молекул кислорода, содержащихся в одном кубическом метре при комнатной температуре, равна 0,10 МДж. Определите, какой объём должен иметь железный куб, чтобы обладать такой же кинетической энергией. Плотность железа ρ = 7,8 г/см³. 5. Резиновый мяч массой m = 0,50 кг падает с высоты h₁ = 3,0 м. Определите, на сколько увеличится внутренняя энергия мяча, если после удара о горизонтальную поверхность он поднялся на высоту h₂ = 2,7 м. Считать, что внутренняя энергия горизонтальной поверхности при ударе мяча не изменилась. Коэффициент g принять равным 10 Н/кг.

Наименьшей теплопроводностью среди перечисленных материалов обладает древесина.

Ответ: в) древесина.

При кипении вода получает энергию от нагревательного элемента чайника вследствие теплопередачи. Передача энергии от более нагретого тела к воде происходит теплопроводностью; движение воды также способствует конвекции.

Ответ: внутренняя энергия воды увеличивается за счёт теплопередачи от нагревателя.

Нагретые продукты сгорания и окружающий их воздух становятся менее плотными и поднимаются вверх. В более холодном воздухе, который движется вверх, пламя вытягивается вертикально. При ветре горизонтальный поток воздуха отклоняет его.

Пусть объём железного куба равен V. Его масса m = ρV. При комнатной температуре средняя кинетическая энергия молекул пропорциональна их числу, а значит, для одного и того же вещества — массе. Поэтому для равенства кинетических энергий масса железа должна быть равна массе кубометра кислорода: 7,8·10³V = 1,3 кг. Здесь использована плотность кислорода при комнатной температуре ρ₍O₂₎ ≈ 1,3 кг/м³; она не указана в условии и является необходимым справочным значением.

V = 1,3 / (7,8·10³) ≈ 1,67·10⁻⁴ м³ ≈ 0,167 дм³.

Ответ: примерно 1,7·10⁻⁴ м³ (0,17 дм³).

Краткая запись: m = 0,50 кг; h₁ = 3,0 м; h₂ = 2,7 м; g = 10 Н/кг.

Потеря механической энергии мяча при ударе переходит во внутреннюю энергию мяча и других тел. По условию изменение внутренней энергии поверхности не учитывается:

ΔU = mgh₁ − mgh₂ = mg(h₁ − h₂).

ΔU = 0,50·10·(3,0 − 2,7) = 1,5 Дж.

Ответ: внутренняя энергия мяча увеличится на 1,5 Дж.