Решение контрольной работы по физике: Тепловые явления, вариант 4

Хорошо, я помогу вам решить задачи из обоих вариантов контрольной работы. Контрольная работа «Тепловые явления. Агрегатные состояния вещества» Вариант 4 1. Физическая величина, равная энергии, которую тело получает или отдает в ходе теплопередачи Ответ: в) Количество теплоты 2. Процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое Ответ: г) Конденсация 3. Коэффициент полезного действия нагревателя измеряется Ответ: г) % 4. Какое количество теплоты выделится при охлаждении 3 т чугуна от 150 до 70 °C? Дано: Масса чугуна \(m = 3 \text{ т} = 3000 \text{ кг}\) Начальная температура \(t_1 = 150 \text{ °C}\) Конечная температура \(t_2 = 70 \text{ °C}\) Удельная теплоемкость чугуна \(c = 540 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}\) (значение взято из справочника) Найти: Количество теплоты \(Q\) Решение: Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении, рассчитывается по формуле: \[Q = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)\] Подставим значения: \[Q = 540 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 3000 \text{ кг} \cdot (150 \text{ °C} - 70 \text{ °C})\] \[Q = 540 \cdot 3000 \cdot 80\] \[Q = 1620000 \cdot 80\] \[Q = 129600000 \text{ Дж}\] Переведем в мегаджоули (МДж): \[Q = 129,6 \text{ МДж}\] Ответ: При охлаждении 3 т чугуна выделится 129,6 МДж теплоты. 5. Какое количество теплоты выделяется в окружающую среду при кристаллизации 6 кг железа, взятого при температуре плавления? Дано: Масса железа \(m = 6 \text{ кг}\) Температура плавления (кристаллизации) железа \(t_{пл}\) Удельная теплота плавления железа \(\lambda = 270 \cdot 10^3 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\) (значение взято из справочника) Найти: Количество теплоты \(Q\) Решение: Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации вещества при температуре плавления, рассчитывается по формуле: \[Q = \lambda \cdot m\] Подставим значения: \[Q = 270 \cdot 10^3 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 6 \text{ кг}\] \[Q = 1620 \cdot 10^3 \text{ Дж}\] \[Q = 1620000 \text{ Дж}\] Переведем в мегаджоули (МДж): \[Q = 1,62 \text{ МДж}\] Ответ: При кристаллизации 6 кг железа выделится 1,62 МДж теплоты. 6. При сгорании 7 кг какого-либо вида топлива выделилось 294 МДж энергии. Какое топливо сгорело? Дано: Масса топлива \(m = 7 \text{ кг}\) Количество выделившейся энергии \(Q = 294 \text{ МДж} = 294 \cdot 10^6 \text{ Дж}\) Найти: Вид топлива Решение: Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива, рассчитывается по формуле: \[Q = q \cdot m\] где \(q\) - удельная теплота сгорания топлива. Выразим \(q\): \[q = \frac{Q}{m}\] Подставим значения: \[q = \frac{294 \cdot 10^6 \text{ Дж}}{7 \text{ кг}}\] \[q = 42 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\] \[q = 42 \frac{\text{МДж}}{\text{кг}}\] По справочнику удельных теплот сгорания, значение \(42 \frac{\text{МДж}}{\text{кг}}\) соответствует природному газу или бензину. Ответ: Сгорело природное топливо (или бензин). 7. Какую массу стали можно нагреть на 20 °C, придав ей 1,5 кДж теплоты? Дано: Изменение температуры \(\Delta t = 20 \text{ °C}\) Количество теплоты \(Q = 1,5 \text{ кДж} = 1500 \text{ Дж}\) Удельная теплоемкость стали \(c = 500 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}\) (значение взято из справочника) Найти: Масса стали \(m\) Решение: Количество теплоты, необходимое для нагревания вещества, рассчитывается по формуле: \[Q = c \cdot m \cdot \Delta t\] Выразим массу \(m\): \[m = \frac{Q}{c \cdot \Delta t}\] Подставим значения: \[m = \frac{1500 \text{ Дж}}{500 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 20 \text{ °C}}\] \[m = \frac{1500}{10000}\] \[m = 0,15 \text{ кг}\] Ответ: Можно нагреть 0,15 кг стали. --- Контрольная работа «Тепловые явления. Агрегатные состояния вещества» Вариант 2 1. Вид теплопередачи, осуществляющийся путем переноса теплоты потоками жидкости или газа. Ответ: г) Конвекция 2. Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Ответ: в) Плавление 3. Удельная теплота парообразования измеряется Ответ: в) \(\frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\) 4. Какое количество теплоты нужно для нагревания кирпича массой 4 кг от 15 до 30 °C? Дано: Масса кирпича \(m = 4 \text{ кг}\) Начальная температура \(t_1 = 15 \text{ °C}\) Конечная температура \(t_2 = 30 \text{ °C}\) Удельная теплоемкость кирпича \(c = 880 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}\) (значение взято из справочника) Найти: Количество теплоты \(Q\) Решение: Количество теплоты, необходимое для нагревания, рассчитывается по формуле: \[Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)\] Подставим значения: \[Q = 880 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 4 \text{ кг} \cdot (30 \text{ °C} - 15 \text{ °C})\] \[Q = 880 \cdot 4 \cdot 15\] \[Q = 3520 \cdot 15\] \[Q = 52800 \text{ Дж}\] Переведем в килоджоули (кДж): \[Q = 52,8 \text{ кДж}\] Ответ: Для нагревания кирпича нужно 52,8 кДж теплоты. 5. Какое количество теплоты необходимо для превращения эфира массой 15 кг в пар? Эфир взят при температуре кипения. Дано: Масса эфира \(m = 15 \text{ кг}\) Удельная теплота парообразования эфира \(L = 3,5 \cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\) (значение взято из справочника) Найти: Количество теплоты \(Q\) Решение: Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар при температуре кипения, рассчитывается по формуле: \[Q = L \cdot m\] Подставим значения: \[Q = 3,5 \cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 15 \text{ кг}\] \[Q = 52,5 \cdot 10^5 \text{ Дж}\] \[Q = 5250000 \text{ Дж}\] Переведем в мегаджоули (МДж): \[Q = 5,25 \text{ МДж}\] Ответ: Для превращения эфира в пар необходимо 5,25 МДж теплоты. 6. Сколько каменного угля нужно сжечь, чтобы выделилось 5,4 МДж теплоты? Дано: Количество выделившейся теплоты \(Q = 5,4 \text{ МДж} = 5,4 \cdot 10^6 \text{ Дж}\) Удельная теплота сгорания каменного угля \(q = 27 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\) (значение взято из справочника) Найти: Масса каменного угля \(m\) Решение: Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива, рассчитывается по формуле: \[Q = q \cdot m\] Выразим массу \(m\): \[m = \frac{Q}{q}\] Подставим значения: \[m = \frac{5,4 \cdot 10^6 \text{ Дж}}{27 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}}\] \[m = \frac{5,4}{27}\] \[m = 0,2 \text{ кг}\] Ответ: Нужно сжечь 0,2 кг каменного угля. 7. Воду какой массы можно нагреть от 5 до 60 °C, сообщив ей количество теплоты 5 МДж? Дано: Начальная температура \(t_1 = 5 \text{ °C}\) Конечная температура \(t_2 = 60 \text{ °C}\) Количество теплоты \(Q = 5 \text{ МДж} = 5 \cdot 10^6 \text{ Дж}\) Удельная теплоемкость воды \(c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}\) (значение взято из справочника) Найти: Масса воды \(m\) Решение: Количество теплоты, необходимое для нагревания воды, рассчитывается по формуле: \[Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)\] Выразим массу \(m\): \[m = \frac{Q}{c \cdot (t_2 - t_1)}\] Подставим значения: \[m = \frac{5 \cdot 10^6 \text{ Дж}}{4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot (60 \text{ °C} - 5 \text{ °C})}\] \[m = \frac{5 \cdot 10^6}{4200 \cdot 55}\] \[m = \frac{5000000}{231000}\] \[m \approx 21,64 \text{ кг}\] Ответ: Можно нагреть примерно 21,64 кг воды.