Дидактические материалы по физике. Темы и задачи для 8 класса
Дидактические материалы по Физике
Вариант 8-5-1
1. 500 г меди нагревают от 20°С до 520°С. Сколько для этого требуется теплоты?
2. Сколько тепла надо отнять от 0,1 кг водяного пара, взятого при температуре 100°С, чтобы получить из него воду с температурой 50°С?
З. Лед массой 5 кг, взятый при температуре -20°С, превращают в воду с температурой 30°С. Сколько это требует теплоты?
ВАРИАНТ 8-5-2.
1. 400 г железа, взятого при температуре плавления, превращают в жидкий металл. Сколько это потребует теплоты?
2. Из 2 кг стоградусной воды надо получить лед с температурой 0°С. Сколько тепла надо отнять от воды?
З. Изо льда с температурой 0 С надо получить стоградусный
водяной пар. Сколько для этого потребуется тепла, если масса
льда 5 кг?
ВАРИАНТ 8-5-3.
1. 500 г керосина нагревают от 20°С до 80°С. Сколько это требует теплоты?
2. Из 5 кг воды с температурой 0°С надо получить лед с температурой — 50°С.
3. Сколько тепла надо отнять от 10 кг стоградусного водяного пара, чтобы получить лед с температурой 0°С?
ВАРИАНТ 8-5-4.
1. 800 г ртути с температурой 357°С превращают в пар. Сколько это требует теплоты?
2. 100 кг алюминия, взятого при температуре 600С, нагревают до получения жидкого металла. Сколько это требует теплоты?
З. Из 2 кг воды с температурой 80°С надо получить лед с температурой -20°С. Сколько нужно для этого отнять тепла?
ВАРИАНТ 8-5-5.
1. 250 г паров эфира превращают при охлаждении в жидкость при температуре 35°С. Сколько тепла надо отнять от эфира?
2. Из 3 кг льда с температурой 0°С получают воду с температурой 50°С. Сколько это требует теплоты?
3. Сколько тепла надо отнять от одного кг водяного пара, взятого при температуре 200°С, чтобы получить воду с температурой 20°С? Удельная теплоемкость водяного пара 1000 Дж/кг*°С.
ВАРИАНТ 8-5-6.
1. 400 г керосина остывают от 90°С до 10°С.
Сколько тепла отнимают от керосина?
2. Сколько тепла надо сообщить 0,2 кг спирта, взятым при температуре 18°С, чтобы его полностью превратить в пар?
3. Сколько тепла надо отнять от 4 кг стоградусного водяного пара, чтобы получить лед с температурой 0°С?
ВАРИАНТ 8-5-7.
1. 100 г жидкого свинца, взятого при температуре 327°С, остывая, затвердевают. Сколько для этого нужно отнять тепла?
2. Из 1 кг стоградусной воды получают водяной пар с температурой 200°С. Сколько это требует теплоты? Удельная теплоемкость водяного пара 1000 Дж/кг*град.
3. Сколько тепла надо отнять от 3 кг стоградусной воды, чтобы получить лед с температурой -20°С?
ВАРИАНТ 8-5-8.
1. 500 кг железа остывают от 1050°С до 50°С. Сколько железо отдает при этом тепла?
2 Из 2 кг водяного пара, имевшего температуру 100°С, получают воду с температурой 40°С. Сколько для этого нужно отнять тепла?
3.Сколько тепла надо сообщить 5 кг льда, взятому при температуре -30°С, чтобы получить воду с температурой 80°С?
ВАРИАНТ 8-5-9.
1. Сколько тепла нужно сообщить 300 г алюминия, чтобы при температуре 660°С из твердого вещества получить жидкий алюминий?
2. Сколько тепла надо отнять от 4 кг воды, чтобы при охлаждении получить лед с температурой 0°С? Начальная температура воды 90°С.
З. Сколько тепла надо сообщить 0,5 кг льда с температурой 0°С, чтобы получить пар с температурой 100°С?
Сборник задач абитуриенту. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ.
Опубликовано чт, 07/18/2019 — 10:57 пользователем fizportal.ru
ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ. Фазовые превращения. Тема 14-2
14.9. В сосуд, содержащий m = 10 г льда при температуре t 1 = −10 °С, малыми порциями впускают водяной пар при температуре t2 = 100 °С. Какое количество воды окажется в сосуде, когда весь лед растает?
Ответ14.10. Сколько льда, взятого при температуре 0 °С, можно расплавить, сообщив ему энергию 0,66 МДж? Удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
14.11. При отвердевании 100 кг стали при температуре плавления выделилось 21 МДж теплоты. Какова удельная теплота плавления (в кДж/кг) стали?
Ответ14.12. В сосуде находится лёд и вода в одинаковых по массе количествах. Через сосуд пропускают пар при температуре 100 °С и в том же количестве. Какая установится конечная температура? Потерь тепла нет.
Ответ100 °C
14.13. Какое количество теплоты (в кДж) надо сообщить 2 кг льда, взятого при температуре −10 °С, чтобы полностью его растопить? Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
14.14. Для того чтобы превратить некоторое количество льда, взятого при температуре −50 °С, в воду с температурой 50 °С, требуется 645 кДж энергии. Чему равна масса льда? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К), удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда 3,3 × 105 Дж/кг.
Ответ14.
15. Какое количество теплоты (в кДж) необходимо для превращения в пар 0,1 кг кипящей воды? Удельная теплота парообразования воды 2,26 МДж/кг.
14.16. Сколько теплоты (в кДж) выделится при конденсации 0,2 кг водяного пара при температуре 100 °С? Удельная теплота парообразования воды 2,3 × 106 Дж/кг.
Ответ14.17. Какое количество теплоты (в кДж) нужно сообщить 1 кг воды, взятой при 0 °С, чтобы нагреть ее до 100 °С и полностью испарить? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг × К), удельная теплота парообразования воды 2,3 × 10 6 Дж/кг.
Ответ14.18. Для нагревания воды, взятой при температуре 20 °С, и обращения ее в пар израсходовано 2596 кДж энергии. Определите массу воды. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг × К), удельная теплота парообразования воды 2,26 МДж/кг.
Ответ14.19. Для расплавления одной тонны стали используется электропечь мощностью 100 кВт. Сколько минут продолжается плавка, если слиток до начала плавления надо нагреть на 1500 К? Удельная теплоемкость стали 460 Дж/(кг × К), удельная теплота плавления стали 210 кДж/кг.
14.20. Сосуд с водой нагревают на электроплитке от 20 °С до кипения за 20 минут. Сколько еще нужно времени (в минутах), чтобы 42 % воды обратить в пар? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг × К), удельная теплота парообразования воды 2,2 × 10
14.21. Для работы паровой машины расходуется 210 кг угля за 1 час. Охлаждение машины осуществляется водой, которая на входе имеет температуру 17 °С, а на выходе 27 °С. Определите расход воды (в кг) за 1 с, если на ее нагревание идет 24 % общего количества теплоты. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг × К), удельная теплота сгорания угля 30 МДж/кг.
Ответ14.22. На сколько километров пути хватит 10 кг бензина для двигателя автомобиля, развивающего при скорости 54 км/час мощность 69 кВт и имеющего КПД 40 %? Удельная теплота сгорания бензина 4,6 × 107 Дж/кг.
ОтветTags:
Абитуриенту
термодинамика
Домашняя работа 10 класс. fizportal.ru | ||
Домашняя работа 11 класс. 20 Геометрическая оптика. Зрение очки fizportal.ru | ||
Домашняя работа 8 класс. Повторение. ДУ №34 Электричество fizportal.ru | ||
9 класс. Тема 6. ДИНАМИКА. Движение материальной точки по окружности — 1 fizportal.ru | ||
9 класс. Тема 7. ДИНАМИКА. Движение материальной точки по окружности — 2 fizportal.ru | ||
Домашняя работа 10 класс. 6 Электростатика. Работа электрического поля. Разность потенциалов fizportal.ru | ||
Домашняя работа 11 класс. 4 Геометрическая оптика. Сферическое зеркало fizportal.ru | ||
Домашняя работа 11 класс. 17 Геометрическая оптика. Система линз fizportal.ru | ||
Домашняя работа 10 класс. fizportal.ru | ||
Домашняя работа 10 класс. 3 Электростатика. Напряженность электрического поля fizportal.ru |
7 Электростатика. Потенциальная энергия поля точечного заряда
Какой металл нагревается быстрее всего: алюминий, медь или серебро?
100 г образцов меди, серебра и алюминия при комнатной температуре помещают на горячую плиту. Начальная температура каждого металла измеряется и записывается. Горячая плита включена. Какой металл первым достигнет температуры 60°С? Предположим, что каждый металл имеет одинаковую теплопроводность.
Эта демонстрация находится в разработке.
Учебные заметки
Удельная теплоемкость: Алюминий 0,91 Дж/г°C Медь 0,39Дж/г°C Серебро 0,240 Дж/г°C Свинец 0,160 Дж/г°C
Предположим, что горячая пластина сообщает каждому металлу 100 Дж энергии каждые 30 секунд. При подаче 100 Дж энергии температура 100 г Al повысится на 1,1°C.
При подаче 100 Дж энергии температура серебра повысится на 4,2°С. Для меди при подаче 100 Дж температура меди повысится на 2,5°С. Одно и то же количество теплоты, подведенное к 100 г каждого металла, дало бы больший подъем температуры металла с наименьшей удельной теплоемкостью, если бы теплопроводности металлов были почти одинаковыми.
Учащиеся могут использовать формулу q=c m ∆T , где q= количество теплоты, c= удельная теплоемкость, m= масса металла и ∆T это изменение температуры. ∆T = q/c m
Если к 100 г алюминия добавить 100 Дж энергии, изменение температуры алюминия будет = 100 Дж/(0,91 Дж/г°C) x 100 г = 1,10 °C. Для меди это будет 100/0,39 х 100 = 2,56°С. Для серебра 00/0,24 х 100 = 4,6°С. Чем меньше удельная теплоемкость, тем выше изменение температуры при добавлении равных количеств энергии к равным количествам массы металла.
Теплопроводность — способность вещества проводить тепло (интенсивное свойство вещества). В целом металлы являются хорошими проводниками тепла.
Когда вещество нагревается (взаимодействует с атомами или молекулами, имеющими более высокую энергию), атомы металла приобретают больше энергии и сильнее вибрируют. Эти атомы сталкиваются с соседними частицами и передают частицам часть своей энергии. Доступна компьютерная анимация того, как атомы вибрируют больше при более высоких температурах, чем при более низких температурах.
Цели обучения
Обсуждение
Удельная теплоемкость означает количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 °C. Если металл А имеет высокую удельную теплоемкость, а металл В имеет низкую удельную теплоемкость и массы обоих веществ равны, больше теплоты должно быть передано металлу А, чтобы получить такое же изменение температуры, как у металла В. Металлу с более высокой удельной теплоемкостью потребуется больше времени для достижения той же температуры по сравнению с металлом А, если теплопроводность двух металлов почти одинакова.
Материалы
два цифровых термометра 100 г образца свинца 100 г образца алюминия 100 г образца меди нагревательная пластина
два цифровых дисплея
Процедура
Для того чтобы учащиеся могли наблюдать изменение температуры в каждом металле необходимо иметь два цифровых датчика температуры.
По одному для каждого металла. Температурные датчики подключаются к ПК или ноутбуку Mac, что необходимо для одновременной записи температуры двух нагреваемых металлов.
Темы:
Растопят ли ледяные шапки?
«Инженер научился у паровой машины гораздо большему, чем паровая машина когда-либо научится у инженера».
— Профессор Джон Б. Фенн, Нобелевская премия по химии, 2002 г.Ведутся серьезные споры о том, повысит ли эффект «парникового газа» температуру атмосферы на 1-5°C в течение следующих 100 лет. Но даже если ради аргумента вы согласитесь с утверждением Вармистов о том, что температура земной атмосферы повысится на целых пять градусов по Цельсию, заявление Эла Гора о том, что уровень океана поднимется на 20 футов благодаря глобальному потеплению, похоже, игнорирует законы термодинамики. Я не климатолог, но в физике разбираюсь.
Любой, кто когда-либо бывал в умеренном климате после снежной зимы, знает, что когда температура воздуха поднимается выше 32F, снег и лед не сразу тают.
У нас может быть много приятных ранних весенних дней с температурами значительно выше нуля, в то время как снежные заносы медленно тают в течение нескольких дней или недель. Точно так же озерам и прудам требуется некоторое время, чтобы замерзнуть даже через несколько дней или недель после того, как температура воздуха опустилась ниже нуля. Это связано со скрытой теплотой замерзания / плавления воды, физической концепцией, давно исчисленной в термодинамике.
Похоже, климатологи упустили из виду этот аспект фундаментальной физики в своих тревожных заявлениях о резком и быстром повышении уровня моря из-за таяния антарктических ледяных шапок и гренландских ледников. Но, конечно, мы узнали, что модели, предсказывающие глобальное потепление, также не учитывали осадки, поэтому игнорирование важных факторов («неудобные истины») больше не должно вызывать особого удивления.
Научные данные, необходимые для расчета количества тепла, необходимого для таяния льда, чтобы поднять уровень океана на 20 футов, легко доступны в Интернете, а расчеты, необходимые для того, чтобы увидеть, проходит ли таяние полярной шапки смехотворный тест, на удивление просты.
Давайте повторим математику. Логика и расчеты доступны любому, кто хочет сосредоточиться на предмете на минуту или две и говорить сам за себя.
Прежде всего я должен упомянуть, что единственным источником энергии для нагревания атмосферы является солнце. Средняя энергия в единицу времени (мощность) в виде солнечного света, падающего на землю, примерно постоянна из года в год, и нет никаких средств увеличить или уменьшить поток энергии на землю. Вопрос лишь в том, какая часть этой энергии удерживается в атмосфере и доступна для таяния льда, вызывающего «изменение климата».
Сколько тепла необходимо уловить, чтобы поднять температуру атмосферы на градус по Цельсию (или больше), можно легко рассчитать, зная массу атмосферы и удельную теплоемкость воздуха. Удельная теплоемкость — это просто эмпирически определяемая величина, которая соответствует количеству единиц тепловой энергии, необходимой для повышения температуры удельной массы вещества, в данном случае воздуха, на 1 градус.
Массу атмосферы можно найти здесь. Мы также знаем, что он в основном состоит из воздуха, поэтому без потери точности в том, что по сути является расчетом «порядка величины», справедливо использовать удельную теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Cp, на которую также можно ссылаться на Интернет здесь. Хотя это значение меняется с температурой, оно не меняется на порядки, поэтому я выбираю значение при 0°C, которое, как мы все знаем, близко к глобальной средней температуре на уровне моря. В этом я ошибаюсь из-за осторожности, переоценивая тепловую энергию в расчетах ниже, потому что, как мы все знаем, и атмосферное давление, и температура падают с высотой.
Масса атмосферы:
5 x 1018 кгУдельная теплоемкость воздуха:
1,005 кДж/кг-CТеплота, необходимая для повышения температуры атмосферы 1 C:
~5 x 1018 кДжТеплота, необходимая для повышения температуры атмосферы 5 C:
~2,5 x 1019 кДжТеперь будет поучительно сравнить это количество тепла с количеством, которое потребовалось бы, чтобы растопить достаточный объем льда из антарктического льда, чтобы поднять уровень моря на 20 футов, как предсказал Эл Гор. Хотя лед плавает, лед и вода очень близки по плотности, поэтому в первом приближении будет справедливо сказать, что объем морской воды, необходимый для поднятия уровня моря на 20 футов, будет эквивалентен объему льда, который должны растаять, чтобы заполнить океанские бассейны, чтобы вызвать этот подъем.
Площадь поверхности земли можно посмотреть здесь. Это 1,5 х 1018 квадратных километров, которые я конвертирую в 1,5 х 1024 квадратных метра ниже для целей нашего расчета. 20-футовый рост Эла Гора равен примерно 6 метрам. Давайте воспользуемся общепризнанной цифрой, согласно которой 70% земной поверхности покрыто океанами и морями. Соответственно
Площадь земной поверхности:
1,5 x 1024 м2Доля земной поверхности, покрытая водой:
70%Площадь океанов и морей:
~1 x 1024 м2Повышение уровня моря, предсказанное Элом Гором:
20 футов = 6 мОбъем воды, необходимый для поднятия уровня моря на 20 футов:
~6 x 1024 м3Объем льда, который необходимо растаять, чтобы поднять уровень моря на 20 футов:
~6 x 1024 м3Здесь в уравнение входит скрытая теплота плавления. Как мы все знаем, когда мы бросаем кубик льда в стакан с водой, безалкогольным напитком или напитком для взрослых, он быстро охлаждает напиток.
Ученым давно известно, что смесь льда и воды (лед-вода) остается при температуре замерзания/плавления (0 C = 32F). Добавление тепла НЕ меняет температуру, оно просто растапливает больше льда; отвод тепла НЕ меняет температуру, он просто замораживает больше воды. Температура ледяной воды не повысится, пока весь лед не растает; и наоборот, температура ледяной воды не упадет, пока вся вода не замерзнет. Тепло, которое в противном случае повысило бы температуру льда, каким-то образом «сохраняется» в талой воде — отсюда и «скрытая теплота».
Кроме того, преобразование скрытой теплоты пара в работу с помощью паровых машин имело и продолжает иметь огромное промышленное значение. Раннее систематическое изучение паровых машин с целью улучшения их характеристик заложило основу науки термодинамики, которая лежит в основе практически всей физики и химии.
Оказывается, что скрытая теплота плавления (и испарения) обычно очень велика по сравнению с количеством теплоты, необходимой для изменения температуры. Также, как обычно в таких анализах, мы нормируем к единицам массы. Поскольку плотность воды/льда примерно в тысячу раз выше плотности воздуха, это также сильно влияет на величину задействованной энергии, как вы увидите ниже. Итак, приступим к расчету.
Скрытую теплоту плавления воды можно посмотреть здесь. Это 334 кДж/кг воды. Одним из преимуществ метрической системы является то, что 1 мл = 1 см3 = 1 г воды; это «встроенное» преобразование упрощает многие инженерные расчеты. Помня об этом факте, нам не нужно искать плотность воды. Преобразование этой плотности, 1 г/см3, в единицы МКС дает плотность воды = 1000 кг/м3. Теперь у нас есть все данные для приблизительного расчета:
Объем льда, который нужно растопить (сверху):
~6 x 1024 м3Плотность воды и льда:
1000 кг/м3Масса льда, который необходимо растопить:
~6 x 1027 кгСкрытая теплота плавления воды
3,34 x 102 кДж/кгТеплота, необходимая для таяния льда и повышения уровня моря на 20 футов
~ 2 x 1030 кДжСледуя этому расчету «обратной стороны конверта», давайте сравним два значения энергии:
Теплота, необходимая для повышения температуры атмосферы 5 C:
~2,5 x 1019 кДжТеплота, необходимая для таяния льда и повышения уровня моря на 20 футов
~2 x 1030 кДжМежду этими двумя цифрами существует разница более чем в десять порядков (1010 = 10 миллиардов).
Даже если в атмосфере будет удерживаться достаточное количество тепла, чтобы поднять ее максимальное значение, предсказанное паникёрами антропогенного «глобального потепления» (5C) в течение следующих 100 лет, в сотни миллионов или миллиарды раз больше тепловой энергии должно быть передано льду -колпачки, чтобы растопить достаточно льда, чтобы поднять уровень моря до катастрофических уровней, предсказанных Элом Гором.
Я смиренно заявляю, что это может быть ошибкой в его уравнениях.
Джером Дж.
У нас может быть много приятных ранних весенних дней с температурами значительно выше нуля, в то время как снежные заносы медленно тают в течение нескольких дней или недель. Точно так же озерам и прудам требуется некоторое время, чтобы замерзнуть даже через несколько дней или недель после того, как температура воздуха опустилась ниже нуля. Это связано со скрытой теплотой замерзания / плавления воды, физической концепцией, давно исчисленной в термодинамике.
Ничего, кроме умножения и деления, и поскольку для простоты мы будем использовать метрические меры, большая часть умножения выполняется в десять раз или в десять раз.