Фізика 10 клас 31.03.2020

Тема: Розв'язування задач

Закінчіть речення так, щоб одержати правильне твердження.

1.     Якщо тіла системи не взаємодіють тільки між собою, то така система називається ... 

2.     Процес передачі енергії від одного тіла до іншого без здійснення роботи називається ... 

3.     Існують три способи теплопередачі: ... (теплопровідність, конвекція, випромінювання)

4.     Кількість теплоти, яке необхідно для нагрівання певної маси речовини, обчислюється за формулою ... 

5.     Кількість теплоти, яка виділяється при згорянні палива, обчислюється за формулою ... 

6.     Кількість теплоти, яка необхідна для плавлення речовини певної маси, обчислюється за формулою ….

7.    Кількість теплоти, яка необхідна для пароутворення речовини певної маси, обчислюється за формулою ... 

8.     Процес, який протікає в термодинамічній системі без теплообміну з навколишнім середовищем ... (адіабатним)

9. Математичний запис першого закону термодинаміки… 

IV ЗАСТОСУВАННЯ НАБУТИХ ЗНАНЬ

Розв'язування задач (усно)

1.     Газ міститься у вертикальному циліндрі, герметично закритому зверху поршнем. Циліндр поміщають у термостат з високою температурою. Чи однакову кількість теплоти отримує газ, якщо поршень закріплений і легко переміщується? 

Розв'язання:

(Більшу кількість теплоти газ отримує, якщо поршень легко переміщується. Якщо поршень закріплений, маємо ізохорне нагрівання, якщо легко переміщується,— ізобарне. Оскільки зміна температури в обох випадках однакова, однакова і зміна внутрішньої енергії . Згідно з першим законом термодинаміки при ізохорному процесі , а при ізобарному , де  — робота, яку виконує газ при ізобарному розширенні. Оскільки , то .

2.    Газ можна перевести зі стану А у стан В двома способами (рис. 1, а). У якому з випадків виконується більша робота? 

Розв'язання:

(Робота газу чисельно дорівнює площі фігури, обмеженої графіком залежності  від , віссю  і ординатами початкового і кінцевого стану газу. Виходячи з цього у випадку А виконується більша робота (рис. 1, б).

Розв'язування задач (письмово)

1. Яку масу спирту потрібно спалити, щоб нагріти 2 кг води від 14 до 50 °С , якщо вся теплота, що виділяється внаслідок згоряння спирту, піде на нагрівання води?

2. Яка кількість теплоти необхідна для того, щоб перетворити у водяну пару лід масою 2 кг, взятий при 0°С?

Збірник задач. Римкевич.

550. У скільки разів кількість теплоти, яка витрачається на нагрівання газу при сталому тиску, більша, ніж робота, що її виконує газ під час розширення? Питома теплоємність газу при сталому тиску с_р, молярна маса .

,   ,         

551*. Знайшовши з таблиць значення питомої теплоємності повітря с_р і молярну масу М, обчисліть, у скільки разів більша кількість теплоти буде потрібна для ізобарного нагрівання, ніж для ізохорного. Маса повітря і різниця температур в обох випадках однакові.

Ізобарне нагрівання: 

Ізохорне нагрівання: 

,     

552. На скільки змінилася енергія = 10 моль одноатомного газу під час його ізобарного нагрівання на  = 100 К?

Яку роботу виконав при цьому газ і якої кількості теплоти йому було надано?

 (за І законом термодинаміки)  

553. Яка частина кількості теплоти, наданої одноатомному газові в ізобарному процесі, витрачається на збільшення внутрішньої енергії і яка частина — на виконання роботи?

На збільшення внутрішньої енергії йде 3/5=0,6 частина,  на виконування роботи 2/5=0,4 частина.

554*. Довести, що при сталому тискові питому теплоємність одноатомного газу, молярна маса якого М, можна до визначити за формулою  Визначити питому теплоємність гелію при сталому тиску.

,     ,         

Для гелію 

555. Для газування води крізь неї пропускають стиснутий вуглекислий газ. Чому температура води при цьому знижується?

При розширенні вуглекислого газу виконується робота по розширенню, тому з першого закону термодинаміки  бачимо, що для виконання цієї роботи газу необхідна енергія, яка передається йому рідиною у вигляді теплоти. З цієї причини знижується температура рідини.

556. У посудину, на дні якої була вода, накачали повітря. Коли відкрили кран і стиснуте повітря вирвалося назовні, посудина наповнилася водяним туманом. Чому це сталося?

При розширенні повітря виконується робота по розширенню, а тому (з І закону термодинаміки: ) знижується температура. Пари води при пониженні температури конденсуються і насичуються.

563. Для приготування ванни, місткість якої 200 л, змішали холодну воду при 10 °С з гарячою при 60 °С. Які об'єми холодної і гарячої води треба взяти, щоб у ванні встановилася температура 40 °С?

Позначимо об’єм холодної води . Тоді об’єм гарачої води буде 

Із закону збереження енергії:

Оскільки ,    , маємо:

Звідки ,     

564*. Коли у воду, що має температуру 10 °С, вкинули тіло, нагріте до 100 °С, через якийсь час установилася загальна температура 40 °С. Яку температуру матиме вода, якщо, не виймаючи першого тіла, в неї кинути ще одне таке саме тіло, нагріте теж до температури 100 °С?

За законом збереження енергії

,         

Де   маса і питома теплоємність води і першого тіла.

Якщо тіло не виймають із води, воно як і вода, поглинає тепло, що виділяється другим тілом при 100 ⁰С.

Маємо  

Оскільки , дістанемо, що ,      

566. У посудину, в якій міститься 1,5 кг води при температурі 15 °С, впустили 200 г водяної пари при температурі 100 °С. Яка температура установиться в посудині після конденсації пари?

  Розв'язати задачі самостійно.

1)   Яка маса льоду, взятого при температурі 0°С,.розплавиться, якщо йому передати кількість теплоти, яка виділиться під час конденсації 8 кг водяної пари при 100°С

і нормальному тиску?

2)    Записати перший закон термодинаміки для кожного випадку:

а) у холодну воду в калориметрі занурюють нагріте тіло;

б) молоток нагрівається внаслідок удару об колоду;

в) вода в чайнику нагрівається на газовій плиті;

г) газ у посудині ізобарно охолоджується.

3)    Газ, який займає об'єм 460 л за температури 280 К, нагріли до 295 К. Знайти роботу, виконану газом, якщо тиск не змінювався і дорівнював 999 кПа.

Виконати творче завдання.

Підготувати повідомлення за однією з тем: «З історії створення теплових двигунів», «Екологічні проблеми, пов'язані з використанням теплових двигунів» (3 хв). Бажано, щоб повідомлення супроводжувалось ілюстративними рисунками, фото, комп'ютерною презентацією або слайд-шоу,