Розв'язування задач
Фізика - збірник задач із розв’язками для підготовки до ЗНО - С.І. Семенюк - Богдан 2017
10 г кисню перебуває під тиском 3 · 105 Па за температури 10 °С. Після нагрівання за постійного тиску газ зайняв об’єм 10 л. Визначте кількість теплоти, яку одержав газ, зміну внутрішньої енергії та роботу, виконану газом під час розширення.
Свинцева куля пробиває дерев'яну стіну. Швидкість руху в момент удару була 400 м/с, а в момент вильоту - 100 м/с. Яка частина кулі розплавилась, коли вважати, що 0,6 механічної енергії перетворилась на внутрішню? Температура кулі в момент удару - 50 0C.
Підставляючи дані та значення питомої теплоємності свинцю (с), питомої теплоти плавлення свинцю (L) та температуру плавлення свинцю (tпл), отримуємо:
Один моль ідеального газу виконує замкнений процес, який складається з двох ізохор і двох ізобар. Температура в точці 1 дорівнює Т а в точці 3 — Т3. Визначте роботу, виконану газом за цикл, якщо точки 2 і 4 лежать на одній ізотермі.
Робота газу дорівнює площі прямокутника 1-2-3-4
Розв'язання
Ідеальний газ під поршнем у закритій посудині переходить зі стану 1 у стан 2 так, як зображено на графіку, де р — тиск, V— об’єм. Унаслідок цього газ отримав від навколишнього середовища 3 ∙ 105 Дж енергії. Яку роботу над газом виконують зовнішні сили?
Під час ізобарного нагрівання гелій виконав роботу 30 Дж. Визначте зміну внутрішньої енергії гелію. Відповідь запишіть у джоулях.
Визначте початкову абсолютну температуру азоту з масою 0,28 кг, якщо при ізобарному нагріванні до температури 500 К газ виконав роботу 8,31 кДж. Молярна маса азоту дорівнює 0,028 кг/моль, R = 8,31 Дж/(моль К). Відповідь запишіть у кельвінах.
Визначте кількість теплоти, яку отримав ідеальний газ під час процесу, зображеного на графіку. Врахуйте, що внутрішня енергія ідеального газу залежить тільки від його температури. Відповідь запишіть у джоулях.
З ідеальним одноатомним газом із незмінною масою відбуваються процеси 1-2-3, що відображені на графіку. Яку кількість теплоти отримав газ у процесах 1-2-3, якщо р0 = 1 ∙ 105 Па, V0 = 2 л? Відповідь запишіть у кілоджоулях.
На рисунку в системі координатр, Т зображено замкнутий цикл 12341 теплової машини, в якої робочим тілом є ідеальний газ. Визначте співвідношення абсолютних значень робіт газу на ділянках 1-2 і 3-4.
На рисунку зображено робочий цикл теплового двигуна. Визначте корисну роботу, яку здійснює двигун за один цикл.
Робоче тіло теплового двигуна за цикл отримує від нагрівника кількість теплоти, що дорівнює 3 кДж, та віддає холодильнику кількість теплоти, що дорівнює 2,4 кДж. Визначте ККД (коефіцієнт корисної дії) двигуна.
Теплова машина за цикл здійснює роботу 25 Дж і віддає холодильнику кількість теплоти, що дорівнює 75 Дж. Визначте ККД теплової машини (у відсотках).
Обчисліть (у відсотках) ККД теплового двигуна, в якому в корисну роботу перетворюється третина кількості теплоти, що віддається холодильнику. Одержаний результат округліть до десятих.
Температура пари в нагрівнику парової турбіни дорівнює 227 °С, температура холодильника дорівнює 27 °С. Визначте (у відсотках) максимально можливе значення ККД парової турбіни.
Під час роботи ідеальної теплової машини від нагрівника отримано кількість теплоти, що дорівнює 300 кДж, а холодильнику передано кількість теплоти 100 кДж. Визначте температуру нагрівника, якщо температура холодильника дорівнює 250 К.
Температура нагрівника ідеальної теплової машини дорівнює 527 °С (800 К), а температура холодильника становить 7 °С (280 К). Визначте, яку кількість теплоти має передати нагрівник робочому тілу, щоб машина виконала корисну роботу, що дорівнює 5,2 кДж.
Ідеальна теплова машина має як нагрівник резервуар з водою, що кипить (373 К), а як холодильник — ємність з льодом, що тане (273 К). Яка маса цього льоду розтане у результаті виконання машиною корисної роботи 110 кДж, якщо питома теплота плавлення льоду дорівнює 330 кДж/кг? Відповідь запишіть у грамах.
Температура нагрівника ідеального теплового двигуна, який працює за циклом Карно, дорівнює 400 К, температура холодильника становить 300 К. Кількість теплоти, що дає нагрівник за 1 c, дорівнює 800 Дж. Двигун рухає візок, який, у свою чергу, рухається рівномірно прямолінійно горизонтальною площиною. Сила опору руху візка становить 100 Н. Визначте модуль швидкості руху візка. Відповідь запишіть у метрах за секунду (м/с).
Кип’ятильник, опір якого 40 Ом, за 10 хвилин нагріває воду з об’ємом 1 л від 20 °С до кипіння. Визначте, яка кількість теплоти внаслідок цього витрачається на теплообмін із навколишнім середовищем. Уважайте, що напруга в мережі становить 220 В, питома теплоємність води 4200 Дж/(кг ∙ К), тиск є нормальним. Відповідь запишіть у кДж.
Напруга на електричному нагрівнику з опором 20 Ом дорівнює 200 В. За допомогою цього нагрівника воду з масою 1 кг нагріли від 20 °С до 100 °С за 200 с. Визначте ККД цієї нагрівальної установки. Питома теплоємність води дорівнює 4200 Дж/(кг ∙ К). Відповідь запишіть у відсотках.
