Расчётная задача по молекулярной физике или электродинамике · 56 заданий
- Задание №23№23
По двум горизонтальным параллельным проводящим рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением, замкнутым на последовательно соединённые резистор с сопрот…
Закон Ома для участка цепи
- Задание №23№23
В стакан калориметра, содержащий 250 г воды, опустили кусок льда массой 140 г, имевшего температуру 0°С. После того как наступило тепловое равновеси…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
На металл падает поток фотонов с длиной волны в 3 раза меньше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз уменьшится максимальная кинетическая энерг…
Расчётная задача: МКТ/электродинамика
- Задание №23№23
Кусок льда опустили в термос, содержащий воду при температуре 50°С. Начальная температура льда 0°С. При переходе к тепловому равновесию часть льда мас…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсато…
Потенциальность электростатического поля
- Задание №23№23
В тонкой рассеивающей линзе получено уменьшенное в 4 раза изображение предмета. Определите модуль фокусного расстояния линзы, если изображение предмет…
Формула тонкой линзы
- Задание №23№23
В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная удельная теплоёмкость материала болта, имеющего масс…
Изменение агрегатных состояний вещества: плавление и…
- Задание №23№23
На дифракционную решётку, имеющую 500 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает узкий луч монохроматического света частотой 5 · 10¹⁴ Гц.…
Дифракция света
- Задание №23№23
На дифракционную решётку, имеющую 300 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает узкий луч монохроматического света частотой 5,6 · 10¹⁴ Гц…
Дифракция света
- Задание №23№23
На металл падает поток фотонов с частотой в 3,5 раза больше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз увеличится максимальная кинетическая энергия…
Расчётная задача: МКТ/электродинамика
- Задание №23№23
В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная масса болта, имеющего температуру 339 К, чтобы после…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсато…
Потенциальность электростатического поля
Кусок льда опустили в термос с водой. Начальная температура льда 0 °С, начальная температура воды 30 °С. Теплоёмкостью термоса можно пренебречь. При переходе к тепловому равновесию часть льда массой 210 г растаяла. Чему равна исходная масса воды в термосе? Ответ выразите в г.
Решение
Решение:
Обозначения. mв — искомая исходная масса воды в термосе; t1=30 °С — начальная температура воды; 0 °С — начальная температура льда; Δm=210 г =0,21 кг — масса растаявшего льда; c=4200 Дж/(кг·°С) — удельная теплоёмкость воды; λ=3,3⋅105 Дж/кг — удельная теплота плавления льда.
Ключевое соображение. Растаяла лишь часть льда, значит в состоянии теплового равновесия в термосе есть и лёд, и вода. Лёд и вода сосуществуют в равновесии только при температуре плавления, поэтому конечная температура смеси t=0 °С.
Законы. Термос теплоизолирован, его теплоёмкостью пренебрегаем, поэтому справедливо уравнение теплового баланса Qотд=Qпогл: вся теплота, отданная остывающей водой, идёт на плавление льда. Теплота остывания воды Qотд=cmв(t1−t); теплота плавления льда, уже находящегося при температуре плавления, Qпогл=λΔm.
Вывод формулы. При t=0 °С cmвt1=λΔm⇒mв=ct1λΔm.
Расчёт. mв=4200⋅303,3⋅105⋅0,21=1,26⋅1056,93⋅104=0,55 кг=550 г.
Ответ: mв=550 г =0,55 кг.