Презентация - "Презентация по физике на тему "Решение задач по разделу "Тепловые явления"" (8 класс)"

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ ПРИ НАГРЕВАНИИ И ОХЛАЖДЕНИИ
Определите плотность машинного масла, если известно, что для изменения температуры масла объемом 𝑉=1,00 л на ∆𝑡=30,0 ℃ ему требуется передать количества теплоты 𝑄=45,0 кДж. Удельная теплоемкость масла 𝑐=1670 Дж кг×℃ .
Задача № 1
Дано:
𝑉=1,00 л==1,00× 10 −3 м 3
∆𝑡=30,0 ℃
𝑄=45,0 кДж==45,0× 10 3 Дж
с=1670 Дж кг×℃

𝜌−?
Решение:
𝑄=𝑐𝑚∆𝑡
𝑚=𝜌𝑉
𝑄=𝑐𝜌𝑉∆𝑡
𝜌= 𝑄 𝑐𝑉∆𝑡
𝜌= 45,0× 10 3 Дж 1670 Дж кг×℃ ×1,00× 10 −3 м 3 ×30,0 ℃ =900 кг м 3


Ответ: ρ=900 кг м 3

ГОРЕНИЕ. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА
Задача № 2
При сгорании некоторого топлива массой 𝑚 1 =140 г выделяется количество теплоты, достаточное для нагревания воды объемом 𝑉 2 =10 л от температуры 𝑡 1 =0,0 ℃ до 𝑡 2 =100 ℃ . Какое это топливо ? Удельная теплоемкость воды 𝑐 2 =4200 Дж кг×℃ , плотность воды 𝜌 2 =1000 кг м 3 .

Дано:
𝑚 1 =140 г==0,14 кг
𝑉 2 =10 л==10× 10 −3 м 3
𝑡 1 =0,0 ℃
𝑡 2 =100 ℃
𝑐 2 =4200 Дж кг×℃
𝜌 2 =1000 кг м 3




𝑞−?
Решение:
𝑄 отд = 𝑄 пол
𝑄 1 = 𝑄 2
𝑄 1 =𝑞 𝑚 1
𝑄 2 = 𝑐 2 𝑚 2 ∆𝑡= 𝑐 2 𝑚 2 ( 𝑡 2 − 𝑡 1 )
𝑚 2 = 𝜌 2 𝑉 2
𝑞 𝑚 1 = 𝑐 2 𝜌 2 𝑉 2 ( 𝑡 2 − 𝑡 1 )
𝑞= 𝑐 2 𝜌 2 𝑉 2 ( 𝑡 2 − 𝑡 1 ) 𝑚 1
𝑞= 4200 Дж кг×℃ ×1000 кг м 3 ×10× 10 −3 м 3 ×100 ℃ 0,14 кг =30 МДж кг

Ответ: q=30 МДж кг , каменный уголь

РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ ПРИ НАГРЕВАНИИ И ОХЛАЖДЕНИИ
Задача № 3
Какую массу воды при температуре 𝑡 1 =100 ℃ нужно влить в воду при температуре 𝑡 2 =0,0 ℃ массой 𝑚 2 =9 кг, чтобы окончательная температура стала 𝑡 3 =25 ℃ ?
Дано:
с 1 = с 2 =с
𝑡 1 =100 ℃
𝑡 2 =0,0 ℃
𝑚 2 =9 кг
𝑡 3 =25 ℃





𝑚 1 −?
Решение:
𝑄 отд = 𝑄 пол
𝑄 1 = 𝑄 2
𝑄 1 =𝑐 𝑚 1 ( 𝑡 1 − 𝑡 3 )
𝑄 2 = 𝑐𝑚 2 ( 𝑡 3 − 𝑡 2 )
𝑐 𝑚 1 ( 𝑡 1 − 𝑡 3 )= 𝑐𝑚 2 ( 𝑡 3 − 𝑡 2 )

𝑚 1 = 𝑐𝑚 2 ( 𝑡 3 − 𝑡 2 ) 𝑐( 𝑡 1 − 𝑡 3 ) = 𝑚 2 ( 𝑡 3 − 𝑡 2 ) ( 𝑡 1 − 𝑡 3 )
𝑚 1 = 9 кг ×(25 ℃−0,0 ℃ ) 100 ℃−25 ℃ =3 кг

Ответ: 𝑚 1 =3 кг
0
25
50
75
100
𝑡,℃
𝜏, мин

РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ ПРИ НАГРЕВАНИИ И ОХЛАЖДЕНИИ
Задача № 4
В ванну сначала налили воду объемом 𝑉 1 =50 л при температуре 𝑡 1 =80 ℃, а затем добавили еще 𝑉 2 =120 л воды при температуре 𝑡 2 =20 ℃. Определите конечную температуру воды в ванне, если потери на нагревание окружающей среды составили 20 % количества теплоты, отданного горячей воды.
Дано:
с 1 = с 2 =с
𝑡 1 =80 ℃
𝑡 2 =20 ℃
𝑉 1 =50 л==0,05 м 3


𝑉 2 =120 л==0,12 м 3
𝑄 пот =0,2 𝑄 отд

𝑡−?
Решение:
𝑄 отд = 𝑄 пол
𝑄 пол =𝑐 𝑚 2 (𝑡− 𝑡 2 )
𝑄 отд = 𝑐𝑚 1 𝑡 1 −𝑡 −0,2 𝑐𝑚 1 𝑡 1 −𝑡 =0,8 𝑐𝑚 1 𝑡 1 −𝑡
𝑐 𝑚 2 𝑡− 𝑡 2 =0,8 𝑐𝑚 1 𝑡 1 −𝑡
𝑚 2 𝑡− 𝑡 2 =0,8 𝑚 1 𝑡 1 −𝑡
𝑚=𝜌𝑉
𝜌𝑉 2 𝑡− 𝑡 2 =0,8 𝜌𝑉 1 𝑡 1 −𝑡
𝑉 2 𝑡− 𝑡 2 =0,8 𝑉 1 𝑡 1 −𝑡
𝑉 2 𝑡− 𝑉 2 𝑡 2 =0,8 𝑉 1 𝑡 1 −0,8 𝑉 1 𝑡
𝑉 2 𝑡+0,8 𝑉 1 𝑡=0,8 𝑉 1 𝑡 1 + 𝑉 2 𝑡 2
𝑡= 0,8 𝑉 1 𝑡 1 + 𝑉 2 𝑡 2 𝑉 2 +0,8 𝑉 1
𝑡= 0,8×0,05 м 3 ×80 ℃+0,12 м 3 ×20 ℃ 0,12 м 3 +0,8×0,05 м 3 =35℃
Ответ: t=35 ℃


0
20
𝑡
80
𝑡,℃
𝜏, мин

ПЛАВЛЕНИЕ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
Задача № 5
В калориметр, содержащий лед массой 𝑚 1 =0,1 кг при температуре 𝑡 1 =0,0 ℃, влили воду массой 𝑚 2 =0,5 кг при температуре 𝑡 2 =70 ℃. Определите конечную температуру воды в калориметре. Теплоемкостью калориметра пренебречь. Удельная теплоемкость воды с 2 =4200 Дж кг×℃ , удельная теплота плавления льда 𝜆=3,33× 10 5 Дж кг
Дано:
с 2 =4200 Дж кг×℃
𝑚 1 =0,10 кг
𝑡 1 =0,0 ℃
𝑡 2 =70 ℃
𝑚 2 =0,50 кг
𝑡 3 =25 ℃
𝜆=3,33× 10 5 Дж кг

𝑡−?
Решение:
𝑄 отд = 𝑄 пол
𝑄 отд = 𝑐 2 𝑚 2 𝑡 2 −𝑡
𝑄 пол = 𝑄 1 + 𝑄 2
𝑄 пол =𝜆 𝑚 1 +𝑐 2 𝑚 1 (𝑡− 𝑡 1 )
𝑐 2 𝑚 2 𝑡 2 −𝑡 =𝜆 𝑚 1 +𝑐 2 𝑚 1 (𝑡− 𝑡 1 )
𝑐 2 𝑚 2 𝑡 2 − 𝑐 2 𝑚 2 𝑡=𝜆 𝑚 1 + 𝑐 2 𝑚 1 𝑡− 𝑐 2 𝑚 1 𝑡 1
𝑐 2 𝑚 1 𝑡+ 𝑐 2 𝑚 2 𝑡= 𝑐 2 𝑚 2 𝑡 2 + 𝑐 2 𝑚 1 𝑡 1 −𝜆 𝑚 1
𝑡( 𝑐 2 𝑚 1 + 𝑐 2 𝑚 2 )= 𝑐 2 ( 𝑚 2 𝑡 2 + 𝑚 1 𝑡 1 )−𝜆 𝑚 1
𝑡= 𝑐 2 ( 𝑚 2 𝑡 2 + 𝑚 1 𝑡 1 )−𝜆 𝑚 1 𝑐 2 ( 𝑚 1 + 𝑚 2 )
𝑡= 4200 Дж кг×℃ × 0,50 кг ×70 ℃+0,10 кг ×0,0 ℃ −3,33× 10 5 Дж кг ×0,10 кг 4200 Дж кг×℃ ×(0,10 кг +0,50 кг ) =45 ℃
Ответ: t=45 ℃


0
𝑡
70
𝑡,℃
𝜏, мин
1
2
3

КИПЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ. КОНДЕНСАЦИЯ
Задача № 6
Вычислите затраты энергии на нагревание и испарение воды, содержащейся в сырых дровах, при сгорании каждого килограмма дров, если при температуре 𝑡 1 =5,0 ℃ половину массы дров составляет вода.
0
5
100
𝑡,℃
𝜏, мин
Дано:
с=4200 Дж кг×℃
𝑡 1 =5,0 ℃
𝑡=100 ℃
𝑚=0,50 кг
𝐿=2,26× 10 6 Дж кг



Q−?
Решение:

𝑄= 𝑄 1 + 𝑄 2
𝑄 1 =𝑐𝑚 (𝑡− 𝑡 1 )
𝑄 2 =𝐿𝑚
𝑄=𝑐𝑚 𝑡− 𝑡 1 +𝐿𝑚=m c 𝑡− 𝑡 1 +𝐿
𝑄=0,50 кг× 4200 Дж кг×℃ ×95 ℃+2,26× 10 6 Дж кг =1,3 МДж

Ответ: 𝑄=1,3 МДж


1
2

Задача № 7
0
78
𝑡,℃
𝜏, мин
-114
-120
1
2
3
4
Опишите каждый из участков графика и определите вещество, для которого он построен. Какими формулами следует воспользоваться для расчета количества теплоты, необходимое для осуществления данного процесса?
Решение:
Температура -114 ℃ является температурой плавления спирта, а температура 78 ℃ - температурой его кипения. Следовательно, на участке 1 происходит нагревание твердого спирта, на участке 2 – его плавление, на участке 3- нагревание жидкого спирта от температуры плавления до температуры кипения, на участке 4- кипение спирта.
Количество теплоты, необходимое для осуществления данного процесса:
𝑄= 𝑐 тв.сп 𝑚 𝑡 пл − 𝑡 1 +𝜆𝑚+ 𝑐 ж.сп 𝑚 𝑡 кип − 𝑡 пл +𝐿𝑚

Задача № 8
Какую массу водяного пара при температуре 𝑡 1 =100 ℃ нужно впустить в калориметр, содержащий лед массой 𝑚 2 ==100 г при температуре 𝑡 2 =−10 ℃, чтобы конечная температура образовавшейся воды стала равной 𝑡=15 ℃ ?
0
15
100
𝑡,℃
𝜏, мин
-10
1
2
3
4
5
Дано:
𝑡 1 =100 ℃
𝑡 2 =−10 ℃
𝑚 2 =100 г==0,1 кг
𝑡=15 ℃
𝑐 в =4200 Дж кг×℃
𝑐 л =2100 Дж кг×℃
𝜆=3,33× 10 5 Дж кг
𝐿=2,26× 10 6 Дж кг






𝑚 1 −?
Решение:
𝑄 отд = 𝑄 пол
𝑄 отд = 𝑄 1 + 𝑄 2
𝑄 отд =𝐿 𝑚 1 + 𝑐 в 𝑚 1 ( 𝑡 1 −𝑡)
𝑄 пол = 𝑄 5 + 𝑄 4 + 𝑄 3
𝑄 пол = 𝑐 л 𝑚 2 𝑡 пл − 𝑡 2 +𝜆 𝑚 2 + 𝑐 в 𝑚 2 (𝑡− 𝑡 пл )
𝐿 𝑚 1 + 𝑐 в 𝑚 1 𝑡 1 −𝑡 = 𝑐 л 𝑚 2 𝑡 пл − 𝑡 2 +𝜆 𝑚 2 + 𝑐 в 𝑚 2 (𝑡− 𝑡 пл )
𝑚 1 (𝐿+ 𝑐 в 𝑡 1 −𝑡 )= 𝑚 2 ( 𝑐 л 𝑡 пл − 𝑡 2 +𝜆+ 𝑐 в 𝑡− 𝑡 пл )
𝑚 1 = 𝑚 2 ( 𝑐 л 𝑡 пл − 𝑡 2 +𝜆+ 𝑐 в 𝑡− 𝑡 пл ) 𝐿+ 𝑐 в 𝑡 1 −𝑡
𝑚 1 = 0,1 кг × 2100 Дж кг×℃ ×10 ℃+3,33× 10 5 Дж кг +4200 Дж кг×℃ ×15 ℃ 2,26× 10 6 Дж кг +4200 Дж кг×℃ ×85 ℃ ==0,016 кг=16 г

Ответ: 𝑚 1 =16 г

Задача № 9
В сосуд, содержащий лед массой 𝑚 1 =2 кг при температуре 𝑡 1 =−10 ℃, впустили водяной пар при температуре 𝑡 2 =100 ℃, масса которого 𝑚 2 =200 г. Расплавится ли весь лед? Какая температура установится в сосуде? (Удельная теплоемкость льда 𝑐 л =2100 Дж кг×℃ , воды 𝑐 в =4200 Дж кг×℃ , удельная теплота парообразования воды 𝐿==2,26× 10 6 Дж кг , удельная теплота плавления льда 𝜆=3,33× 10 5 Дж кг )

Дано:
𝑡 1 =−10 ℃
𝑡 2 =100 ℃
𝑚 1 =2 кг
𝑚 2 =200 г==0,2 кг
𝑐 в =4200 Дж кг×℃
𝑐 л =2100 Дж кг×℃
𝜆=3,33× 10 5 Дж кг
𝐿=2,26× 10 6 Дж кг






t−?
Решение:
𝑄 1 = 𝑐 л 𝑚 1 𝑡 пл − 𝑡 1 +𝜆 𝑚 1 = (𝑐 л 𝑡 пл − 𝑡 1 +𝜆 )𝑚 1
𝑄 1 =(2100 Дж кг×℃ × 10 ℃+3,33× 10 5 Дж кг )×2 кг=708 кДж
𝑄 2 =𝐿 𝑚 2 =2,26× 10 6 Дж кг ×0,2 кг=452 кДж
𝑄 3 = 𝑐 в 𝑚 2 𝑡 2 − 𝑡 пл
𝑄 3 =4200 Дж кг×℃ ×0,2 кг× 100 ℃=84 кДж
𝑄 2 + 𝑄 3 =452 кДж+84 кДж=536 кДж
Так как 𝑄 1 > 𝑄 2 + 𝑄 3 , то расплавится только часть льда и в сосуде установится температура 0 ℃

Ответ: 𝑄 1 > 𝑄 2 + 𝑄 3 , то расплавится только часть льда и в сосуде установится температура 0 ℃