какое количество теплоты потребовалось для того чтобы полностью расплавить исследуемый образец
Какое количество теплоты потребовалось для того чтобы полностью расплавить исследуемый образец
Удельная теплота плавления стали равна 78 кДж/кг. Это означает, что
1) для плавления 1 кг стали при температуре её плавления потребуется 78 кДж энергии
2) для плавления 78 кг стали при температуре её плавления потребуется 1 кДж энергии
3) для плавления 1 кг стали при комнатной температуре потребуется 78 кДж энергии
4) для плавления 78 кг стали при комнатной температуре потребуется 1 кДж энергии
По определению удельная теплота плавления — это количество теплоты, необходимое для того, чтобы перевести 1 кг вещества, взятого при температуре плавления, из твёрдого состояния в жидкое. Это означает, что для плавления 1 кг стали при температуре её плавления потребуется 78 кДж энергии.
Правильный ответ указан под номером 1.
В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица.
| Вещество | Плотность в твёрдом состоянии, кг/м 3 | Удельная теплота плавления, кДж/кг |
|---|---|---|
| Алюминий | 2700 | 380 |
| Олово | 7300 | 59 |
| Железо (сталь) | 7800 | 82 |
| Медь | 8900 | 180 |
| Серебро | 10500 | 87 |
| Свинец | 11300 | 25 |
Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Удельная теплота плавления вещества прямо пропорциональна его плотности в твёрдом состоянии.
2) Для плавления 1 кг меди требуется большее количество теплоты, чем для плавления 1 кг свинца. Вещества предварительно нагреты до их температур плавления.
4) Для плавления двух сплошных тел одинакового объёма, изготовленных из железа и серебра, потребуется одинаковое количество теплоты. Вещества предварительно нагреты до их температур плавления.
5) При равных объёмах железный брусок будет иметь бóльшую массу по сравнению с медным бруском.
1. Неверно. По таблице нельзя установить зависимость между плотностью тела и удельной теплотой плавления.
2. Верно. Удельная теплота плавления меди равна 180 кДж/кг, цинка — 25.
3. Верно. Для плавления вещества требуется количество теплоты 
масса вещества находится по формуле 
Тогда количество теплоты для плавления равно 
Для алюминия 
для свинца 
4. Неверно. Количество теплоты для плавления железа 
для серебра 
Объёмы тел по условию равны.
5. Неверно. Чем больше плотность вещества, тем больше масса тела. Плотность железа меньше плотности меди, следовательно масса железа меньше массы меди.
Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
| Вещество | Плотность в твердом состоянии*, | Удельная теплоемкость, | Удельная теплота плавления, | |
|---|---|---|---|---|
| алюминий | 2,7 | 660 | 920 | |
| цинк | 7,1 | 420 | 400 | 120 |
| медь | 8,9 | 1083 | 400 | 180 |
| свинец | 11,35 | 327 | 130 | 25 |
| серебро | 10,5 | 960 | 230 | 87 |
| сталь | 7,8 | 1400 | 500 | 78 |
| олово | 7,3 | 232 | 218 | 59 |
* Плотность расплавленного металла считать практически равной его плотности в твердом состоянии.
1) Кольцо из серебра можно расплавить в алюминиевой посуде.
2) Для нагревания на 50 °С оловянной и серебряной ложек, имеющих одинаковый объем, потребуется одинаковое количество теплоты.
3) Для плавления 1 кг цинка, взятого при температуре плавления, потребуется примерно такое же количество теплоты, что и для плавления 5 кг свинца при температуре его плавления.
4) Стальной шарик будет плавать в расплавленном свинце при частичном погружении.
5) Алюминиевая проволока утонет в расплавленной меди.
Проанализируем каждое утверждение.
1) Утверждение неверно, поскольку температура плавления алюминия ниже температуры плавления серебра.
2) Утверждение неверно, поскольку теплоёмкости серебра и олова различны.
3) Удельная теплота плавления цинка примерно в пять раз больше чем удельная теплота плавления свинца, следовательно, утверждение верно.
4) Поскольку плотность расплавленного металла можно считать практически равной его плотности в твердом состоянии, а плотность стали меньше плотности свинца, утверждение верно.
5) Поскольку плотность расплавленного металла можно считать практически равной его плотности в твердом состоянии, а плотность алюминия меньше плотности меди, утверждение неверно.
Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 2 кг расплавленного олова, взятого при температуре кристаллизации, и последующем его охлаждении до 32 °С? (Удельная теплоёмкость олова — 230 Дж/(кг · °С).)
При кристаллизации олова выделяется 
теплоты, где 
— удельная теплота кристаллизации олова. При охлаждении выделится теплота 
где 
— удельная теплоёмкость олова, 
— температура плавления олова, 
Всего при кристаллизации и охлаждении выделится теплота:
В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица:
| Вещество | Плотность в твердом состоянии*, | Удельная теплоемкость, | Удельная теплота плавления, | |
|---|---|---|---|---|
| алюминий | 2,7 | 660 | 920 | |
| цинк | 7,1 | 420 | 400 | 120 |
| медь | 8,9 | 1083 | 400 | 180 |
| свинец | 11,35 | 327 | 130 | 25 |
| серебро | 10,5 | 960 | 230 | 87 |
| сталь | 7,8 | 1400 | 500 | 78 |
| олово | 7,3 | 232 | 218 | 59 |
* Плотность расплавленного металла считать практически равной его плотности в твёрдом состоянии.
Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Кольцо из серебра нельзя расплавить в свинцовой посуде.
2) Алюминиевая проволока утонет в расплавленном олове.
3) Для нагревания 1 кг меди на 10 °С потребуется такое же количество теплоты, что и для нагревания 1 кг цинка на 10 С.
4) Свинцовый шарик будет плавать в расплавленной меди при частичном погружении.
5) Для плавления серебряного и оловянного шаров одинаковой массы при температуре их плавления потребуется одинаковое количество теплоты.
1) Кольцо из серебра нельзя расплавить в свинцовой посуде, поскольку температура плавления свинца ниже температуры плавления серебра.
2) Поскольку плотность алюминия меньше плотности олова, алюминиевая проволока не утонет в расплавленном олове.
3) Удельные теплоемкости цинка и меди одинаковы, следовательно, утверждение верно.
4) Плотность свинца больше плотности меди, шарик не будет плавать.
5) Удельные теплоты плавления серебра и олова различны, следовательно, утверждение неверно.
Три твёрдых бруска из меди, золота и платины одинаковой массой 100 г, находящиеся при одинаковой температуре +300 °С, помещают в печь. Используя таблицу, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
| Вещество | Удельная теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии, | Удельная теплота плавления вещества, | |
|---|---|---|---|
| медь | 400 | 1100 | 210 |
| золото | 130 | 1100 | 70 |
| платина | 140 | 1800 | 110 |
1) Для того чтобы брусок из меди начал плавиться, необходимо количество теплоты, равное 20 кДж.
2) Для того чтобы брусок из платины начал плавиться, необходимо количество теплоты, равное 10 кДж.
3) Бруску из золота требуется наименьшее количество теплоты, чтобы его нагреть до температуры плавления.
4) Бруску из платины требуется наибольшее количество теплоты, чтобы его нагреть до температуры плавления и полностью расплавить.
5) Бруску из золота требуется наименьшее количество теплоты, чтобы его нагреть до температуры плавления и полностью расплавить.
Перед проверкой утверждений запишем массу брусков в килограммах: m = 0,1 кг.
Перед плавлением брусок из меди нужно сначала нагреть на 1100 − 300 = 800 °С и сообщить ему количество теплоты, равное
что больше 20 кДж. Утверждение 1) неверно.
Перед плавлением брусок из платины нужно сначала нагреть на 1800 − 300 = 1500 °С и сообщить ему количество теплоты, равное
что уже больше 10 кДж. Утверждение 2) неверно.
Чтобы нагреть брусок из золота требуется количество теплоты, равное
что меньше соответствующих величин для меди и платины. Утверждение 3) верно.
Чтобы расплавить брусок из платины требуется количество теплоты, равное
,
а с учетом пункта 2) на нагрев и плавление данного бруска уйдет 21 + 11 = 32 кДж, что совпадает с количеством теплоты из пункта 1), следовательно, меди потребуется больше теплоты на нагрев и расплав, и утверждение 4) неверно.
Для расплава золота требуется 70 · 0,1 = 7 кДж, а с учетом пункта 3) всего на нагрев и расплав бруска потребуется 10,4 + 7 = 17,4 кДж, что меньше всех остальных величин, а значит, утверждение 5) верно.
Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 2 кг расплавленного олова, взятого при температуре кристаллизации, и последующем его охлаждении до 32 °С? (Удельная теплоёмкость олова — 230 Дж/(кг · °С).)
При кристаллизации олова выделяется теплоты, где — удельная теплота кристаллизации олова. При охлаждении выделится теплота где — удельная теплоёмкость олова, — температура плавления олова, Всего при кристаллизации и охлаждении выделится теплота:
Правильный ответ указан под номером 1.
Какое количество теплоты выделится при охлаждении и кристаллизации воды массой 1 кг, взятой при температуре 10 °С? Ответ дайте в килоджоулях. Удельная теплоёмкость воды 4,2 кДж/(кг·°С), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
Сначала вода охлаждается до температуры кристаллизации — 0 °C:
Литровую кастрюлю, полностью заполненную водой, из комнаты вынесли на мороз. Зависимость температуры воды от времени представлена на рисунке. Какое количество теплоты выделилось при кристаллизации и охлаждении льда? Ответ запишите в килоджоулях.
Удельную теплоту плавления льда считать равной 
Поскольку объём воды равен одному литру, масса воды равна одному килограмму. Таким образом, кристаллизовался 1 кг льда, выделив при этом
Также тепло выделялось при охлаждении льда:
Следовательно, при кристаллизации и охлаждении льда выделилось 372 кДж энергии.
На рисунке приведены графики зависимости от времени 
температуры t двух твёрдых тел одинаковой массы, изготовленных из разных веществ и получающих одинаковое количество теплоты в единицу времени. Первоначально вещества находились в жидком состоянии. Длительность промежутка времени 
равна длительности промежутка времени 
Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера.
1) Температура кристаллизации вещества 1 ниже, чем вещества 2.
2) Вещество 2 полностью переходит в твёрдое состояние в тот момент времени, когда начинается кристаллизация вещества 1.
3) Удельная теплота кристаллизации вещества 1 меньше, чем вещества 2.
4) Удельная теплоёмкость вещества 1 в жидком состоянии больше, чем вещества 2.
5) В течение промежутка времени 
оба вещества находились в твёрдом состоянии.
1. Неверно. По графику процесс отвердевания происходит при постоянной температуре. Температура кристаллизации первого тела выше, чем у второго.
2. Верно. Второе тело закончило отвердевать в момент времени 
а первое тело начало в этот момент кристаллизоваться.
3. Неверно. Плавление обоих тел происходило за равные промежутки времени, значит, оба тела получили одинаковое количество теплоты. Их массы равны. Удельная теплота плавления, исходя из формулы 
одинакова для обоих тел.
4. Верно. Так как охлаждение первого в жидком состоянии происходило за больший промежуток времени, то и теплоты потребовалось больше 
массы тел одинаковы, температура первого тела изменилась на меньшую величину 
Тогда из формулы удельной теплоёмкости вещества 
следует, что удельная теплоёмкость 
5. Неверно. Тело 1 было в жидком состоянии на участке 
Какое количество теплоты потребовалось для того чтобы полностью расплавить исследуемый образец
Если потереть монету о поверхность стола, она нагреется. Монета, опущенная в кипящую воду, тоже нагреется. Как при этом изменяется (увеличивается или уменьшается) внутренняя энергия монеты? Какими способами происходит это изменение в каждом из случаев?
Внутренняя энергия монеты увеличивается. В первом случае увеличение внутренней энергии монеты происходит за счёт совершения механической работы, а во втором — за счёт теплопередачи.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Дан правильный ответ на вопрос задачи. Верно названы оба способа изменения энергии. | 2 |
| В решении имеется один или несколько из следующих недостатков. Дан правильный ответ на вопрос задачи, но неверно назван хотя бы один способ изменения энергии. Правильный ответ на вопрос задачи не дан, но правильно названы способы превращения энергии в обоих случаях. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
Сопротивление лампочки накаливания, используемой в фонаре автомобиля, равно 50 Ом. Найдите силу тока, который течёт через лампочку, если напряжение на ней 6 В. Ответ дайте в амперах.
По закону Ома для участка цепи
А.
При проведении научных исследований образец некоторого вещества сначала нагревали, а затем охлаждали. На рисунке представлен график зависимости температуры этого образца от времени. Какое количество теплоты потребовалось для того, чтобы полностью расплавить исследуемый образец вещества, если первоначально он находился в твёрдом состоянии, и за каждую секунду к образцу подводилось количество теплоты, равное 0,3 кДж? Ответ дайте в кДж.
Из графика следует, что плавление происходило на втором участке, т. к. при плавлении температура тела постоянна. Процесс плавления продолжался в течение 100 с, следовательно, потребовалось
кДж.
Имеется два электрических нагревателя одинаковой мощности – по 400 Вт. Сколько времени потребуется для нагревания 1 л воды на 40 ºС, если нагреватели будут включены в электросеть последовательно? Потерями энергии пренебречь. Ответ запишите в секундах.
значит, 
Мощность связана с сопротивлением соотношением 
отсюда сопротивление одного нагревателя: 
При последовательном соединении двух нагревателей 
Их общая мощность равна 
Закон сохранения энергии при нагревании воды:
Самый быстрый в мире лифт установлен в тайваньском небоскрёбе «Тайпэй–101». В этом здании 101 этаж, а кабина лифта поднимается со средней скоростью 16,83 м/с. Определите среднюю мощность двигателя лифта, если масса кабины с пассажирами 550 кг. Ускорение свободного падения g = 10 Н/кг. Ответ дайте в кВт, округлив до целого числа.
Мощность, развиваемая двигателем лифта, равна 
Работа по подъему лифта с пассажирами 
где высота 
Отсюда
кВт.
Для изготовления спиралей нагревательных элементов чаще всего используют нихром и фехраль. В нагревательном элементе перегорела спираль из нихрома, и Владимир Валерьевич решил заменить её фехралевой спиралью той же длины. Пользуясь таблицей, помогите Владимиру Валерьевичу определить, во сколько раз площадь сечения фехралевой спирали должна быть больше площади сечения нихромовой спирали, чтобы при подключении к тому же источнику напряжения в нагревательном элементе выделялась прежняя мощность? Ответ округлите до сотых.
Ом · мм 2 /м (при 20 °C)
Так как нагреватели должны иметь одинаковую мощность и включаться в источник тока одинакового напряжения, то сопротивления обоих проводников должны быть так же одинаковыми. Из формулы 
следует, что при одинаковых значениях сопротивления и длины проводников зависимость между удельным сопротивлением и площадью поперечного сечения прямая пропорциональная
На рисунках показано, как установились магнитные стрелки, находящиеся возле полюсов двух постоянных магнитов. Определите полюса 1 и 2 магнитов. Кратко объясните свой ответ.
Полюс 1 левого магнита — северный, так как к нему притягивается южный полюс магнитной стрелки.
Полюс 2 правого магнита — южный, так как к нему притягивается северный полюс магнитной стрелки.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведён полностью правильный ответ на вопрос и дано правильное объяснение. | 2 |
| В решении имеется один или несколько из следующих недостатков. Приведён только правильный ответ на вопрос без объяснения. Приведено правильное объяснение, но правильный ответ на вопрос дан лишь частично. В решении дан правильный ответ на вопрос, но в объяснении имеется неточность. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
На графике показана зависимость массы от объёма для двух смешивающихся жидкостей «1» и «2». В сосуд налили жидкость «1», объём которой составлял 0,2 объёма сосуда, затем добавили жидкость «2», объём которой был равен 0,8 объёма сосуда.
1) Определите плотность жидкости «2».
2) Найдите плотность смеси, если известно, что её объём равен сумме объёмов компонентов.
1) По графику находим плотность второй жидкости
2) Аналогично находим плотность первой жидкости
Из условия следует, что 
Тогда можем найти массы обеих жидкостей: 
Отсюда средняя плотность равна
Для того, чтобы остудить чай, температура которого была 100 °С, Маша добавила в него порцию холодной воды с температурой 15 °С. После установления температурного равновесия температура воды в чашке составила 75 °С. Удельные теплоёмкости чая и воды одинаковы и равны c = 4200 Дж/(кг · °C). Потерями теплоты можно пренебречь.
1) Найдите отношение количества теплоты, отданной чаем, к количеству теплоты, полученному водой.
2) Найдите отношение массы чая к массе воды.
3) Так как чай всё ещё был слишком горячим, Маша добавила в него ещё одну точно такую же порцию холодной воды. Какой станет температура чая после установления нового теплового равновесия? Ответ дайте в виде целого числа градусов Цельсия.
Напишите полное решение этой задачи.
1) Так как потерями теплоты можно пренебречь, то чай отдал столько же теплоты, сколько получила вода. Поэтому искомое отношение равно 1.
2) Запишем уравнение теплового баланса:
3) Запишем уравнение теплового баланса:
°C.
Ответ: 1) 1; 2) 2,4; 3) 62.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории, физические законы, закономерности, формулы и т.п. применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (связь потребляемой мощности с силой тока, напряжением, сопротивлением; указание на одинаковость силы тока в проводниках при их последовательном соединении); II) проведены нужные рассуждения, верно осуществлена работа с графиками, схемами, таблицами (при необходимости), сделаны необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями; часть промежуточных вычислений может быть проведена «в уме»; задача может решаться как в общем виде, так и путём проведения вычислений непосредственно с заданными в условии численными значениями); III) представлены правильные ответы на все вопросы задачи с указанием, где это необходимо, единиц измерения искомых величин, даны необходимые объяснения (обоснования) | 3 |
| Приведено полное верное решение (I, II) и дан правильный ответ (III) только для двух пунктов задачи | 2 |
| Приведено полное верное решение (I, II) и дан правильный ответ (III) только для одного пункта задачи | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2 или 3 балла | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Школьника попросили определить массу одной монетки и выдали для этого 35 одинаковых монет, рычажные весы и набор гирек. Проблема оказалась в том, что самая лёгкая гирька в наборе имела массу 10 г, а монеты были достаточно лёгкими. Школьник провёл несколько опытов и выяснил, что если на одну чашу весов положить 4 монеты, то они перевешивают гирю массой 20 г, но легче, чем гиря массой 30 г. Если положить на чашу весов 15 монет, то они легче, чем гири массой 100 г, но тяжелее, чем гири массой 90 г. А если положить 35 монет, то они тяжелее 220 г, но легче 230 г.
1) По результатам каждого измерения определите массу монетки и оцените погрешность определения массы монетки.
2) В каком из трёх экспериментов точность определения массы монеты будет наибольшей?
3) Пользуясь результатами того из трёх измерений, которое позволяет определить массу монетки с наибольшей точностью, найдите объём одной монетки и оцените его погрешность. Считайте, что плотность монетки равна
Напишите полное решение этой задачи.
1) Из первого измерения следует, что 
то есть 
тогда 
г.
Из второго измерения следует, что 
то есть 
тогда 
г.
Из третьего измерения следует, что 
то есть 
тогда 
г.
2) Для повышения точности эксперимента нужно взвешивать как можно большее количество монет, то есть в третьем опыте точность будет выше.