Grupy 1, 2 i 8 Zestaw 5

Grupy 1, 2 i 8
F IZYKA DLA B IOLOGÓW
Zestaw 5
zadania na pozostałe spotkania
Prosz˛e przypomnieć sobie: ciepło, bilans cieplny, energia wewn˛etrzna, I i II zasada termodynamiki, gaz doskonały i rodzaje jego przemian.
1. DOM Do 10 l wody o temperaturze 30◦ C wrzucono 1 kg ołowiu o temperaturze 300◦ C. O
ile stopni wzrośnie temperatura wody?
2. Do rozważenia: Kostka wody wody zanurzona w wodzie topi si˛e. A czy może zajść proces
odwrotny, tzn. czy w szklance wody może uformować si˛e znienacka kostka lodu? Dlaczego?
3. Prosz˛e obliczyć najwi˛ekszy możliwy przyrost temperatury wody spadajacej
˛ w wodospadzie
Niagara, którego wysokość wynosi 50 m.
4. DOM Podczas wiercenia otworu w bloku mosi˛eżnym o masie 0, 5 kg przez dwie minuty
była dostarczana moc 0, 30 W.
(a) Ile ciepła wytworzyło si˛e w tym czasie?
(b) O ile wzrosła temperatura mosiadzu,
˛
jeśli 75% ciepła zostało zużyte na podgrzanie
mosiadzu?
˛
(c) Co sie stało z reszta˛ ciepła?
5. DOM Cylinder zawiera tlen o temperaturze 20◦ C, ciśnieniu 15 atmosfer i obj˛etości 100 l.
Obniżamy tłok, skutkiem czego obj˛etość maleje do 80 l, a temperatura wzrasta do 25◦ C. Ile
wówczas wynosi ciśnienie?
6. Jaka˛ prac˛e na 1 mol gazu wykonuje gaz rozpr˛eżajac
˛ si˛e izotermicznie od Vi do V f ?
Prosz˛e zapoznać si˛e z poj˛eciami: siła Coulomba, prad
˛ elektryczny, a także prawo Archimedesa
i równanie ciagłości
˛
(Bernoulliego).
1. DOM Jaka cz˛eść góry lodowej wystaje ponad powierzchni˛e morza? G˛estość lodu wynosi
ρl = 0, 92 g/cm3 , zaś g˛estość wody morskiej ρw = 1, 03 g/cm3 .
2. Klocek drewna pływa w wodzie zanurzony w dwóch trzecich swojej obj˛etości. W nafcie
cz˛eść zanurzona wynosi 0,9 jego obj˛etości. Prosz˛e znaleźć g˛estość drewna i nafty.
3. Gumowy wa˛ż ogrodowy o średnicy wewn˛etrznej D = 2 cm połaczony
˛
jest z rozpryskiwaczem, który składa si˛e jedynie z oprawki zaopatrzonej w 24 otwory, każdy o średnicy
d = 0, 15 cm. Z jaka˛ pr˛edkościa˛ wylatuje woda ze spryskiwacza, jeżeli w w˛eżu ma ona
pr˛edkość υ = 1 m/s?
4. DOM Trzy ładunki punktowe znajduja˛ sie na płaszczyźnie xy. Wiedzac,
˛ że ładunek q1 =
−1, 0 · 10−6 C znajduje si˛e w poczatku
˛ układu współrz˛ednych, ładunek q2 = +3, 0 · 10−6 C
umieszczono w punkcie P2 = (15, 0, 0.0) cm, zaś ładunek q3 = −2, 0 · 10−6 C znajduje si˛e
w punkcie P3 = (−5, 0, 8.67) cm, oblicz wypadkowa˛ sił˛e działajac
˛ a˛ na ładunek q1 .
5. DOM W atomie wodoru odległość mi˛edzy elektronem a protonem wynosi około 5, 3 ·
10−11 m. Prosz˛e obliczyć sił˛e przyciagania
˛
elektrostatycznego i porównać ja˛ z siła˛ oddziaływania grawitacyjnego tych czastek.
˛
Niezb˛edne dane prosz˛e odszukać w tablicach.
6. Prad
˛ o nat˛eżeniu 5 A płynie w przewodniku o oporze 10 Ω przez 4 min. Ile kulombów i ile
elektronów przechodzi w tym czasie przez poprzeczny przekrój przewodnika?
7. DOM Mały, lecz mierzalny prad
˛ o nat˛eżeniu 10−10 A płynie w przewodniku miedzianym o
średnicy 2,54 mm. Prosz˛e obliczyć pr˛edkość unoszenia elektronów.
Przypomnieć sobie: poj˛ecia napi˛ecia, nat˛eżenia i oporu elektrycznego, prawa Ohma i Faradaya.
1. DOM Kwadratowy pr˛et aluminiowy na długość 1 m i kraw˛edź o długości 5 mm. Jaki jest
opór elektryczny mi˛edzy jego końcami? Jaka˛ średnic˛e musiałby mieć przewodnik o przekroju kołowym, żeby mieć taki sam opór?
2. Drut o oporze 6 Ω został rozciagni˛
˛ ety tak, że jego nowa długość jest trzy razy wi˛eksza
od poczatkowej.
˛
Znaleźć opór wydłużonego drutu zakładajac,
˛ że opór właściwy i g˛estość
materiału nie zmieniły si˛e podczas rozciagania.
˛
3. DOM Grzałk˛e o mocy 500 W zanurzono w garnku zwierajacym
˛
2 l wody o temperaturze
20◦ C. Po jakim czasie woda zacznie wrzeć przy założeniu, że pochłania ona 80% wydzielanej przez grzałk˛e energii?
4. DOM Przez roztwór kwasu siarkowego przepuszczono 2 mole elektronów. Na anodzie wydzielił si˛e gaz. Jaka była jego obj˛etość?
5. Przez roztwór azotanu(V) miedzi(II) przepuszczono prad
˛ o nat˛eżeniu 0, 5 A przez 15 minut.
Ile miedzi wydzieliło si˛e na katodzie?