Физика в задачах для поступающих в вузы - Турчина Н.В.
ISBN 978-5-94666-452-3
Скачать (прямая ссылка):
9.3.5. Кусок льда при температуре t = -10 °С положили в электрочайник и стали его нагревать. Спустя время т = 30 мин из чайника испарилась десятая часть воды. Мощность чайника N = 1 кВт. КПД плитки п = 40% . Найдите массу куска льда.
9.3.6. При нагревании некоторой массы воды от температуры t0 = 0 °С до температуры кипения tK = 100 °С на электрическом нагревателе понадобилось Ti = 15 мин. После этого потребовалось T2 = 80 мин для превращения этой воды в пар. Определите удельную теплоту парообразования.
9.3.7. Чайник, в который налили воду при температуре to = 10 °С, поставили на электроплитку. Через Ti = 10 мин вода закипела. Через какое время вода полностью выкипит?
9.3.8. Какое количество теплоты потребуется для сушки свежих фруктов массой m = 10 т, если масса готовой продукции составляет п = 20% от массы свежих фруктов, начальная температура фруктов 20 °С, температура в сушилке 80 °С, а удельная теплота парообразования равна 2,3 • 103 Дж/кг?
9.3.9. В дьюаровском сосуде хранится жидкий азот при температуре Ti = 78 К объемом F = 2 л. За сутки испарилась половина азота. Определите удельную теплоту испарения азота, если известно, что лед массой m = 40 г в том же сосуде растает в течение T2 = 22 ч 30 мин. Количество теплоты, ежесекундно получаемое сосудом, пропорционально разности температур внутри и снаружи сосуда. Температура окружающего воздуха T = 293 К. Плотность жидкого азота при 78 К равна р = 800 кг/м3.
9.3.10. На сколько больше энергия молекулы пара воды при температуре 100 °С, чем энергия молекулы воды при той же температуре?
181
9.3.11. С какой наименьшей высоты должна падать дождевая капля, чтобы при ударе о землю она испарилась? Начальная температура капли to = 20 °С. Сопротивление воздуха не учитывать.
9.3.12. С какой минимальной скоростью влетает метеорит в атмосферу Земли, если он при этом нагревается, плавится и превращается в пар? Метеоритное вещество состоит из железа, и его начальная температура T = 100К. Считать, что на нагревание метеорита идет п = 20% от его механической энергии.
9.4. Удельная теплота сгорания топлива
9.4.1. Масса пороха в каждом патроне пулемета m = 3,2 г. Какое количество теплоты выделится за N = 10 выстрелов?
9.4.2. На сколько градусов можно нагреть воду объемом V = 100 л при сжигании древесного угля массой m = 0,5 кг, если бы все количество теплоты, выделяемое при сгорании, пошло на нагревание воды?
9.4.3. Найдите коэффициент полезного действия примуса, в котором при нагревании воды массой m1 = 3 кг от температуры t1 = 20 °С до температуры t2 = 80 °С сгорело m2 = 50 г бензина.
9.4.4. Какую массу меди можно расплавить в плавильной печи с КПД п = 30%, сжигая кокс массой m = 2 т, если начальная температура меди t = 20 °С?
9.4.5. Какую массу керосина нужно сжечь в примусе с КПД П = 40%, чтобы расплавить m = 4 кг льда, взятого при температуре -10 °С, если удельная теплота сгорания керосина q = = 42 000 кДж/кг?
9.4.6. Пуля массой М = 9 г вылетает из ствола винтовки со скоростью V = 900 м/ с. Определите КПД выстрела, если масса порохового заряда m = 4 г.
9.4.7. Заряд 305-миллиметровой пушки содержит m = 155 кг пороха. Масса снаряда М = 446 кг. Какова максимальная дальность полета снаряда, если КПД орудия п = 28%?
9.4.8. При скорости движения v = 72 км/ч судно развивает мощность N = 1500 кВт. КПД двигателя судна п = 30% . Найдите расход топлива на один километр пути при таком движении. Удельная теплота сгорания топлива q = 50 МДж/кг.
9.4.9. На сколько километров пути хватит одной заправки автомобиля (объем бака V= 40 л) при постоянной скорости движения
V = 60 км/ч, если КПД двигателя п = 50%, а мощность автомобиля N = 40 кВт?
9.4.10. Реактивный самолет пролетает с постоянной скоростью
V = 900 км/ч расстояние 1 = 1800 км. При этом он расходует топливо массой m = 4 т. Мощность двигателя самолета N = 5900 кВт,
182
КПД двигателя п = 23%. Найдите удельную теплоту сгорания топлива, применяемого на самолете.
9.4.11. Какое количество природного газа надо сжечь, чтобы m = 4 кг льда, взятого при температуре ti = -20 °С, превратить в пар с температурой t2 = 100 °С? КПД нагревателя п = 60% .
9.4.12. При сгорании m = 1 г водорода и превращении его в воду выделяется количество теплоты Q = 142 кДж. Какую массу каменного угля надо сжечь для диссоциации V = 1 л воды, если из выделяемой углем энергии используется п = 50%?
9.4.13. Реактивный самолет имеет четыре двигателя, развивающих силу тяги F = 20 104 Н каждый. Какую массу керосина израсходует самолет на перелет протяженностью s = 500 км? КПД двигателя п = 25%.
9.4.14. На сколько увеличится расход бензина на пути s = 1 км при движении автомобиля массой m = 103 кг по дороге с подъемом h = 3 м на каждые Z = 100 м пути по сравнению с расходом бензина по горизонтальной дороге? КПД двигателя п = 30%. Скорость в обоих случаях одинакова.
9.5. Уравнение теплового баланса
9.5.1. В чугунный сосуд массой mi = 2 кг, температура которого ti = 10 °С, налили воду объемом V = 5 л. Найдите установившуюся температуру, если начальная температура воды t2 = 100 °С.
