Задание 8

Расчёт физической величины: тепловые явления · 65 заданий

Задание №8
№8Сложное
По результатам нагревания тела массой 5 кг, первоначально находившегося в кристаллическом состоянии, построен график зависимости температуры этого тел…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8Среднее
Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть кусок льда массой 2 кг от – 10°С до температуры плавления?
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №8
№8Сложное
На рисунке приведён график зависимости температуры вещества массой 3 кг от полученного им количества теплоты. В начале опыта вещество находится в крис…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8Среднее
КПД тепловой машины равен 25 %. Какую работу совершила машина, если при сгорании топлива выделилось количество теплоты, равное 1 МДж?
Тепловые двигатели. КПД
Задание №8
№8Лёгкое
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для плавления 500 г вещества, нагретого до температуры плавления. Во…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8Среднее
Стальная деталь при охлаждении на 200° С отдаёт количество теплоты, равное 1 МДж. Чему равна её масса?
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №8
№8Лёгкое
В керамическую чашечку (тигель) опустили электрический термометр и насыпали опилки олова. После этого тигель поместили в печь. Диаграмма изменения тем…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8Лёгкое
Чему равна масса спирта, если в процессе его превращения из газообразного состояния в жидкое при температуре кипения выделилось количество теплоты, ра…
Испарение, конденсация, кипение
Задание №8
№8Лёгкое
На диаграмме для образцов одинаковой массы из двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для их перехода из жидкого состояния в…
Испарение, конденсация, кипение
Задание №8
№8Сложное
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10°С и для плавления…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8Среднее
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10°С и для плавления…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8Среднее
КПД тепловой машины равен 30 %. При сгорании топлива выделяется количество теплоты, равное 20 МДж. Какова энергия, которая не используется на совершен…
Тепловые двигатели. КПД

Задание №8 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Чему равна масса льда, взятого при температуре $–$ 10 °С, если на его нагревание до температуры плавления было затрачено количество теплоты, равное 4200 Дж?

Правильный ответ

0.2

Пояснение

Решение.

Для решения задачи запишем условие и проанализируем физический процесс. Происходит нагревание льда от начальной температуры до температуры плавления без смены агрегатного состояния.

Дано:
$t_{1} = -10 \text{ °C}$ — начальная температура льда
$t_{2} = 0 \text{ °C}$ — температура плавления льда (конечная температура)
$Q = 4200 \text{ Дж}$ — количество затраченной теплоты
$c = 2100 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}$ — удельная теплоемкость льда (табличное значение)
$m - ?$

Математическая модель и вычисления:

1. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, рассчитывается по формуле:
$Q = c \cdot m \cdot (t_{2} - t_{1})$ ,
где $c$ — удельная теплоемкость вещества, $m$ — масса вещества, $(t_{2} - t_{1})$ — изменение температуры.

2. Из этой формулы выразим массу льда $m$ :
$m = \frac{Q}{c \cdot (t_{2} - t_{1})}$

3. Подставим числовые значения из условия задачи в полученную формулу:
$m = \frac{4200 \text{ Дж}}{2100 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)} \cdot (0 \text{ °C} - (-10 \text{ °C}))}$

4. Выполним промежуточные вычисления:
Разность температур: $\Delta t = 0 - (-10) = 10 \text{ °C}$ .
Знаменатель: $2100 \cdot 10 = 21000 \text{ Дж/кг}$ .
Итоговое значение массы: $m = \frac{4200}{21000} = \frac{42}{210} = \frac{1}{5} = 0,2 \text{ кг}$ .

5. Проверим размерность:
$[m] = \frac{\text{Дж}}{\frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot \text{°C}} = \frac{\text{Дж}}{\frac{\text{Дж}}{\text{кг}}} = \text{кг}$ .
Единицы измерения соответствуют искомой величине.

Ответ: 0,2 кг

Источник: ФИПИ