Контрольные задания > 1. Какое количество теплоты выделяется при остывании 3 т чугуна на 100 °С? 2. Какое количество теплоты необходимо для нагревания от 10 до 40 °С латунной гири массой 100 г? 3. Определите количество теплоты, выделяющееся при сжигании 50 кг дров. 4. Сколько граммов стали можно нагреть на 20 °С, сообщив ей количество теплоты 1500 Дж? 5. В железный душевой бак, масса которого 60 кг, налили холодной колодезной воды массой 100 кг. Под действием солнечного излучения температура воды повысилась от 4 до 30 °С. Какое количество теплоты получили бак и вода? 6. Воду какой массы можно нагреть от 30 °С до кипения, израсходовав 2 кг дров? Потерями тепла пренебречь. 7. Сколько граммов керосина нужно сжечь, чтобы довести до кипения 4 л воды, если начальная температура воды 20 °С и 25% энергии затрачено непроизводительно? 8. В стеклянный стакан массой 120 г, имеющий температуру 15 °С, налили 200 г воды, температура которой 100 °С. При какой температуре установится тепловое равновесие? Обменом энергии с окружающей средой пренебречь. 9. В сосуде смешали воду с температурой 20 °С и воду с температурой 100 °С. Через некоторое время в сосуде установилась температура 40 °С. Рассчитайте отношение масс холодной и горячей воды.
Вопрос:

1. Какое количество теплоты выделяется при остывании 3 т чугуна на 100 °С? 2. Какое количество теплоты необходимо для нагревания от 10 до 40 °С латунной гири массой 100 г? 3. Определите количество теплоты, выделяющееся при сжигании 50 кг дров. 4. Сколько граммов стали можно нагреть на 20 °С, сообщив ей количество теплоты 1500 Дж? 5. В железный душевой бак, масса которого 60 кг, налили холодной колодезной воды массой 100 кг. Под действием солнечного излучения температура воды повысилась от 4 до 30 °С. Какое количество теплоты получили бак и вода? 6. Воду какой массы можно нагреть от 30 °С до кипения, израсходовав 2 кг дров? Потерями тепла пренебречь. 7. Сколько граммов керосина нужно сжечь, чтобы довести до кипения 4 л воды, если начальная температура воды 20 °С и 25% энергии затрачено непроизводительно? 8. В стеклянный стакан массой 120 г, имеющий температуру 15 °С, налили 200 г воды, температура которой 100 °С. При какой температуре установится тепловое равновесие? Обменом энергии с окружающей средой пренебречь. 9. В сосуде смешали воду с температурой 20 °С и воду с температурой 100 °С. Через некоторое время в сосуде установилась температура 40 °С. Рассчитайте отношение масс холодной и горячей воды.

Ответ:

  1. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость чугуна. Удельная теплоемкость чугуна ($$c_{чугуна}$$) примерно равна 540 Дж/(кг·°С). Масса чугуна ($$m$$) равна 3 т = 3000 кг. Изменение температуры ($$Delta T$$) равно 100 °С.

    Количество теплоты ($$Q$$), выделяемое при остывании, можно рассчитать по формуле:

    $$Q = mcDelta T$$

    Подставим значения:

    $$Q = 3000 ext{кг} cdot 540 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot 100 ext{°С} = 162 000 000 ext{Дж} = 162 ext{МДж}$$

    Ответ: 162 МДж

  2. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость латуни. Удельная теплоемкость латуни ($$c_{латуни}$$) примерно равна 380 Дж/(кг·°С). Масса латуни ($$m$$) равна 100 г = 0.1 кг. Изменение температуры ($$Delta T$$) равно 40 °С - 10 °С = 30 °С.

    Количество теплоты ($$Q$$), необходимое для нагревания, можно рассчитать по формуле:

    $$Q = mcDelta T$$

    Подставим значения:

    $$Q = 0.1 ext{кг} cdot 380 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot 30 ext{°С} = 1140 ext{Дж}$$

    Ответ: 1140 Дж

  3. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоту сгорания дров. Удельная теплота сгорания дров ($$q_{дров}$$) примерно равна 10 МДж/кг = 10 × 10^6 Дж/кг. Масса дров ($$m$$) равна 50 кг.

    Количество теплоты ($$Q$$), выделяющееся при сжигании, можно рассчитать по формуле:

    $$Q = qm$$

    Подставим значения:

    $$Q = 10 cdot 10^6 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг}} cdot 50 ext{кг} = 500 000 000 ext{Дж} = 500 ext{МДж}$$

    Ответ: 500 МДж

  4. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость стали. Удельная теплоемкость стали ($$c_{стали}$$) примерно равна 500 Дж/(кг·°С). Количество теплоты ($$Q$$) равно 1500 Дж. Изменение температуры ($$Delta T$$) равно 20 °С.

    Массу стали ($$m$$) можно рассчитать по формуле:

    $$Q = mcDelta T Rightarrow m = \frac{Q}{cDelta T}$$

    Подставим значения:

    $$m = \frac{1500 ext{Дж}}{500 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot 20 ext{°С}} = 0.15 ext{кг} = 150 ext{г}$$

    Ответ: 150 г

  5. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость железа и воды. Удельная теплоемкость железа ($$c_{железа}$$) примерно равна 460 Дж/(кг·°С). Удельная теплоемкость воды ($$c_{воды}$$) примерно равна 4200 Дж/(кг·°С). Масса железного бака ($$m_{железа}$$) равна 60 кг. Масса воды ($$m_{воды}$$) равна 100 кг. Изменение температуры ($$Delta T$$) равно 30 °С - 4 °С = 26 °С.

    Количество теплоты ($$Q$$), полученное баком и водой, можно рассчитать по формуле:

    $$Q = Q_{железа} + Q_{воды} = m_{железа}c_{железа}Delta T + m_{воды}c_{воды}Delta T$$

    Подставим значения:

    $$Q = 60 ext{кг} cdot 460 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot 26 ext{°С} + 100 ext{кг} cdot 4200 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot 26 ext{°С} = 717600 ext{Дж} + 10920000 ext{Дж} = 11637600 ext{Дж} = 11.6376 ext{МДж}$$

    Ответ: 11.6376 МДж

  6. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоту сгорания дров и удельную теплоемкость воды. Удельная теплота сгорания дров ($$q_{дров}$$) примерно равна 10 МДж/кг = 10 × 10^6 Дж/кг. Удельная теплоемкость воды ($$c_{воды}$$) примерно равна 4200 Дж/(кг·°С). Масса дров ($$m_{дров}$$) равна 2 кг. Начальная температура воды $$T_1$$ равна 30 °С. Конечная температура воды $$T_2$$ равна 100 °С. Изменение температуры воды ($$Delta T$$) равно 100 °С - 30 °С = 70 °С.

    Количество теплоты ($$Q$$), выделившееся при сжигании дров, можно рассчитать по формуле:

    $$Q = qm = 10 cdot 10^6 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг}} cdot 2 ext{кг} = 20 000 000 ext{Дж}$$

    Количество теплоты, необходимое для нагрева воды:

    $$Q = mcDelta T Rightarrow m = \frac{Q}{cDelta T}$$

    Подставим значения:

    $$m = \frac{20 000 000 ext{Дж}}{4200 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot 70 ext{°С}} = 68.02 ext{кг}$$

    Ответ: 68.02 кг

  7. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоту сгорания керосина и удельную теплоемкость воды. Удельная теплота сгорания керосина ($$q_{керосина}$$) примерно равна 46 МДж/кг = 46 × 10^6 Дж/кг. Удельная теплоемкость воды ($$c_{воды}$$) примерно равна 4200 Дж/(кг·°С). Плотность воды ($$\rho_{воды}$$) равна 1000 кг/м³ или 1 кг/л. Объем воды ($$V$$) равен 4 л. Начальная температура воды $$T_1$$ равна 20 °С. Конечная температура воды $$T_2$$ равна 100 °С. Изменение температуры воды ($$Delta T$$) равно 100 °С - 20 °С = 80 °С. КПД равен 100% - 25% = 75% = 0.75.

    Массу воды ($$m_{воды}$$) можно рассчитать по формуле:

    $$m = \rho V = 1 rac{ ext{кг}}{ ext{л}} cdot 4 ext{л} = 4 ext{кг}$$

    Количество теплоты, необходимое для нагрева воды:

    $$Q = mcDelta T = 4 ext{кг} cdot 4200 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot 80 ext{°С} = 1344000 ext{Дж}$$

    Количество теплоты, выделившееся при сжигании керосина:

    $$Q_{керосина} = \frac{Q}{\eta} = \frac{1344000 ext{Дж}}{0.75} = 1792000 ext{Дж}$$

    Массу керосина ($$m_{керосина}$$) можно рассчитать по формуле:

    $$Q = qm Rightarrow m = \frac{Q}{q}$$

    Подставим значения:

    $$m = \frac{1792000 ext{Дж}}{46 cdot 10^6 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг}}} = 0.0389 ext{кг} = 38.9 ext{г}$$

    Ответ: 38.9 г

  8. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость стекла и воды. Удельная теплоемкость стекла ($$c_{стекла}$$) примерно равна 840 Дж/(кг·°С). Удельная теплоемкость воды ($$c_{воды}$$) примерно равна 4200 Дж/(кг·°С). Масса стеклянного стакана ($$m_{стекла}$$) равна 120 г = 0.12 кг. Масса воды ($$m_{воды}$$) равна 200 г = 0.2 кг. Начальная температура стакана $$T_{стекла}$$ равна 15 °С. Начальная температура воды $$T_{воды}$$ равна 100 °С.

    Уравнение теплового баланса:

    $$m_{стекла}c_{стекла}(T - T_{стекла}) = m_{воды}c_{воды}(T_{воды} - T)$$

    Подставим значения:

    $$0.12 ext{кг} cdot 840 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot (T - 15 ext{°С}) = 0.2 ext{кг} cdot 4200 rac{ ext{Дж}}{ ext{кг} cdot ext{°С}} cdot (100 ext{°С} - T)$$ $$100.8(T - 15) = 840(100 - T)$$ $$100.8T - 1512 = 84000 - 840T$$ $$940.8T = 85512$$ $$T = 90.89 ext{°С}$$

    Ответ: 90.89 °С

  9. Для решения задачи необходимо использовать уравнение теплового баланса. Пусть $$m_1$$ — масса холодной воды с температурой $$T_1 = 20 °C$$, а $$m_2$$ — масса горячей воды с температурой $$T_2 = 100 °C$$. Конечная температура смеси $$T = 40 °C$$. Удельная теплоемкость воды $$c = 4200 Дж/(кг cdot °C)$$.

    Уравнение теплового баланса выглядит так:

    $$m_1c(T - T_1) = m_2c(T_2 - T)$$

    Разделим обе части уравнения на $$c$$:

    $$m_1(T - T_1) = m_2(T_2 - T)$$

    Подставим известные значения:

    $$m_1(40 - 20) = m_2(100 - 40)$$ $$20m_1 = 60m_2$$

    Найдем отношение масс холодной и горячей воды:

    $$\frac{m_1}{m_2} = \frac{60}{20} = 3$$

    Ответ: Отношение массы холодной воды к массе горячей воды равно 3.

Смотреть решения всех заданий с листа

Похожие