Количество теплоты.
Законы постоянного тока

Задача 1

По заданному графику зависимости температуры от времени нагревания куска олова массой 2 кг определите:

1) время нагревания твердого олова;
2) время его плавления;
3) температуру плавления;
4) количество теплоты, которое потребуется для нагревания твердого олова;
5) количество теплоты, которое потребуется для плавления олова;
6) количество теплоты, которое выделилось бы при затвердевании и охлаждении данной массы олова до 32 °С;
7)* массу спирта, сожженного за это время в спиртовке.

Задача 2

Две лампочки сопротивлениями 3,5 Ом и 4,5 Ом включены в цепь, сила тока в цепи равна 0,5 А. Определите:

1) общее сопротивление участка цепи АВ;
2) напряжение на концах участка АВ;
3) напряжение на каждой лампе;
4) работу тока на участке АВ за 4 мин;
5) мощность, выделяемую на первой лампе;
6)* массу воды, которую можно нагреть от 0 до 10 °С тем количеством теплоты, которое выделяется при прохождении электрического тока в электрической цепи.

Задача 1

1. По заданному графику зависимости температуры от времени конденсации водяного пара массой 0,5 кг определите:

1) время конденсации водяного пара;
2) время охлаждения полученной из пара воды;
3) температуру конденсации водяного пара;
4) количество теплоты, которое выделяется при конденсации;
5) количество теплоты, которое выделяется при охлаждении полученной из пара воды;
6) количество теплоты, которое потребовалось бы для полного превращения данной массы воды, взятой при 50 °С, в пар;
7)* массу льда, которую можно расплавить выделившимся при конденсации водяного пара количеством теплоты.

Задача 2

Два резистора сопротивлениями 2 Ом и 4 Ом включены в цепь, к ним подведено напряжение 40 В. Определите:

1) общее сопротивление участка AB;
2) силу тока на участке AB;
3) силу тока через каждое сопротивление;
4) работу тока на участке AB за 2 мин;
5) мощность, выделяемую на втором сопротивлении;
6)* массу воды, которую можно нагреть от 10 до 20 °С тем количеством теплоты, которое выделяется при прохождении электрического тока в цепи.

Задача 1

1. Дано:

m = 2 кг,
t°₁ = 32 °С,
t°₂ = 232 °С,
l = 59 • 10³ Дж/кг,
c = 230 Дж/(кг • °С),
q_сп = 27 • 10⁶ Дж/кг.
__________________

Решение

1) Время нагревания твердого олова до 232 °С равно 10 мин.
2) Время плавления олова на графике обозначается горизонтальной линией и равно 10 мин.
3) Температура плавления олова равна 232 °С.
4) Количество теплоты, которое требуется для нагревания олова:

Q₁ = cmDt; Q = 230 Дж/(кг • °С) • 200 °С • 2 кг =  92 000 Дж = 92 кДж. 

5) Количество теплоты, которое требуется для плавления олова:

Q₂ = l • m; Q = 59 000 Дж/кг • 2 кг =  118 000 Дж = 118 кДж.

6) Количество теплоты, которое выделилось бы при затвердевании и охлаждении данной массы олова до 32 °С:

Q = Q₁ + Q₂, Q = 118 кДж + 92 кДж = 210 кДж.

7) Масса спирта, сожженного за это время в спиртовке:

m =Q/q ;m  =210000 Дж/ 27000000 Дж/кг » 0,008 кг.

Задача 2

Дано:

R₁ = 3,5 Ом,
R₂ = 4,5 Ом,
I = 0,5 А,
t = 240 с,
C_воды = 4200 Дж/(кг • °С),
t°₁ = 0 °С,
t°₂ = 10 °С.

Решение

1) При последовательном соединении:

R = R₁ + R₂, R = 3,5 Ом + 4,5 Ом = 8 Ом.

2) U = R • I, U = 8 Ом • 0,5 А = 4 В.

3) Напряжение на каждой лампе:

U₁ = R₁ • I; U₁ = 3,5 Ом • 0,5 А = 1,75 В. U₂ = R₂ • I; U₂ = 4,5 Ом • 0,5 А = 2,25 В.

4) А = U • I • t,   А = 4 В • 0,5 А • 240 с = 480 Дж.

5) P₁ = U₁ • I, P₁ = 1,75 В • 0,5 А = 0,875 Вт.

6) Q = I² • R • t, Q = 0,25 А² • 8 Ом • 240 с = 480 Дж. m =Q/(c•Dt) ; m » 0,01 кг.

Задача 1

Дано:

m = 0,5 кг,
t₁° = 100 °С,
t₂° = 50 °С,
L = 2,3 • 10⁶ Дж/кг,
с = 4200 Дж/(кг • °С),
l = 3,4 • 10⁵ Дж/кг.

1) t = 25 мин.
2) t = 5 мин.
3) t° = 100 °С.
4) Q_конд = Lm; Q_конд = 2 300 000 Дж/кг • 0,5 кг = 1 150 000 Дж = 1150 кДж.
5) Q_охл = cm (t₁° - t₂°), Q_охл =  105 000 Дж = 105 кДж.
6) Q = Q_конд + Q_охл, Q = 1150 кДж + 105 кДж = 1255 кДж.
7) m = Q_конд/l , m = 3,38 кг.

Задача 2

Дано:

R₁ = 2 Ом,
R₂ = 4 Ом,
U = 40 В,
t = 2 мин,
с = 4200 Дж/(кг • °С),
t₁° = 10 °С,
t₂° = 20 °С.

3) I₁ =U/R₁ = 20 А, I₂ = U/R₂ = 10 А.

2) I = I₁ + I₂, I = 20 А + 10 А = 30 А.

1) R =U/R =1¹/₃  Ом.

4) A = UIt, A = 40 В • 30 А • 120 с = 144 000 Дж.

5) P₂ = UI₂, P₂ = 40 В • 10 А = 400 Вт.

6) Q = A = 144 000 Дж; m = Q/(c•Dt°), m » 3,43 кг.