Методические рекомендации и сборник задач по физике для учащихся 8-х классов часть I (стр. 3 из 17)

Задача 85. В железный душевой бак, масса которого 65 кг, налили холодной колодезной воды объемом 200 л. В результате нагревания солнечным излучением температура воды повысилась от 4 до 29

. Какое количество теплоты получили бак и вода?

Задача 86. Рассчитайте, какое количество теплоты отдаст кирпичная печь, сложенная из 300 кирпичей, при остывании от температуры 70 до 20

. Масса одного кирпича 5 кг.

Задача 87. Какое количество теплоты пойдет на нагревание воды от 15 до 25

в бассейне, длина которого 100 м, ширина 6 м и глубина 2 м?

Задача 88. Для изменения температуры металлической детали массой 100 г от 20 до 40

потребовалось 280 Дж энергии. Определите, из какого металла сделана деталь.

Задача 89. При охлаждении куска олова массой 100 г до температуры 32

выделилось 5 кДж энергии. Определите температуру олова до охлаждения.

Задача 90. До какой температуры остынет 5 л кипятка в кастрюле, отдав в окружающее пространство 1680 кДж энергии?

Задача 91. При охлаждении медного паяльника до 20

выделилось 30,4 кДж энергии. До какой температуры был нагрет паяльник, если его масса 200 г?

§5. Уравнение теплового баланса.

В задачах этой группы рассматривается теплообмен между телами системы. При этом предполагается, что внешним теплообменом можно пренебречь. Со стороны тел, не входящих в систему, над телами системы работа не совершается. Систему можно считать замкнутой, внутренняя энергия системы не изменяется.

Внутри системы в процессе теплообмена одни тела нагреваются, другие охлаждаются. Однако, суммарное количество теплоты, полученное системой равно нулю:

, (1)

где Q₁; Q₂ … Q_n – количество теплоты, полученное или отданное телами системы в процессе внутреннего теплообмена.

Уравнение (1) называется уравнением теплового баланса и является основным расчетным уравнением для задач этой группы.

Пример решения задачи.

До какой температуры была нагрета стальная фреза массой 0,2 кг, если после погружения ее в алюминиевый калориметр массой 100 г, содержащий 178 г воды при 16

, установилась температура 22 ?

Дано: m₁=0,2 кг, C₁=500

, m₂=0,1 кг, C₂=920 , m₃=0,178 кг, C₃=4200 , 16 , 22

Найти:

Анализ:

Так как мы пренебрегаем внешним теплообменом, то можно записать уравнение теплового баланса в виде:

- количество теплоты, которое отдает стальная фреза, остывая от температуры до равновесной температуры .

- количество теплоты, которое получает алюминиевый калориметр, нагреваясь от температуры до равновесной температуры .

- количество теплоты, которое получает вода, нагреваясь от температуры до равновесной температуры .

Отсюда:

Вычисления:

Задачи для самостоятельного решения.

Задача 92. Для аквариума смешали 20 кг воды при 8

, 6 кг воды при 50 и 10 кг воды при 40 . Определить температуру смеси.

Задача 93. Смешали 39 л воды при 20

и 21 л воды при 60 . Определить температуру смеси.

Задача 94. Смешали 6 кг воды при 42

, 4 кг воды при 72 и 20 кг воды при 18 . Определить температуру смеси.

Задача 95. Сколько литров воды при 95

нужно добавить к 30 л воды при 25 , чтобы получить воду с температурой 67 ?

Задача 96. Смешали 0,4 м³ воды при 20

и 0,1 м³ воды при 70 . Какова температура смеси при тепловом равновесии?

Задача 97. В ванну налито 80 л воды при температуре 10

. Сколько литров воды при 100 нужно добавить в ванну, чтобы температура смеси была 25 ?

Задача 98. Чтобы охладить 2 л воды, взятой при 80

, до 60 , в нее добавляют холодную воду при 10 . Какое количество холодной воды требуется добавить?

Задача 99. Для приготовления ванны нужно смешать холодную воду при t₁ = 11

с горячей при t₂ = 66 . Какое количество той и другой воды необходимо взять для получения V = 110 л воды при t₃ = 36 ?

Задача 100. В каком отношении нужно смешать две массы воды при температурах 50

и 0 , чтобы температура смеси была 20 ?

Задача 101. Необходимо смешать воду при 20

с водой при 100 для получения 300 л воды при 40 . Сколько литров той и другой воды нужно взять?

Задача 102. Паровой котел содержит 40 м³ воды при температуре 225

. Какое количество воды при 9 было добавлено, если установилась общая температура 200 ?

Задача 103. В паровой котел, содержащий 50 m воды при температуре 240

, с помощью насоса добавили 3 m воды при температуре 10 . Какая установится температура смеси?

Задача 104. Для ванны нужно приготовить 300 кг воды при 36

. В водогрейной колонке температура воды 70 , а в водопроводе температура воды 10 . Сколько той и другой воды нужно взять для приготовления ванны?