Lista zad. 2

Rozszerzalność cieplna
1.
Jeśli metalowy drut o długości początkowej l0 i współczynniku
rozszerzalności liniowej α podgrzać o ∆t stopni, to o ile wzrośnie jego
długość?
2.
Szyna kolejowa o temperaturze T=300K ma długość l=20m. Maksymalne
wahania temperatury w różnych porach roku zawierają się w zakresie od
T1=240K do T2=310K. Obliczyć różnice długości szyny ∆l. Zakładamy, że
współczynnik rozszerzalności liniowej żelaza wynosi λ = 12 ⋅10−6 K −1 i nie
zależy od temperatury
Ciepło i kalorymetria
3.
Aby uzyskać wodę o temperaturze t=60oC i masie m=150kg mieszamy
gorącą wodę o temperaturze t1=90oC z zimną wodą o temperaturze t2=15oC.
Oblicz masę wody gorącej i masę wody zimnej.
4.
W wodzie o masie m1=450g i temperaturze t1=19oC skroplono parę wodną o
masie m2=15g i temperaturze t2=100oC. Temperatura końcowa uzyskanej
wody wynosi t=39oC. Oblicz ciepło parowania wody. Ciepło właściwe wody
c=4200 J/kgK.
5.
Do idealnego kalorymetru zawierającego wrzącą wodę tw=373K, o masie
mw=2kg, wrzucono topniejący lód t1=0oC, o masie m1=1kg. Obliczyć
temperaturę końcową układu. Ciepło właściwe wody cw=4200J/kgK, ciepło
topnienia lodu cl=3.36x105 J/kg.
6.
Do kalorymetru zawierającego mieszaninę mw wody i ml lodu wpuszczono
m p pary wodnej o temperaturze t p = 100°C . Ile wynosi masa lodu
stopionego po skroplenia pary ( c p - ciepło parowania wody, cw - ciepło
właściwe wody, ct - ciepło topnienia lodu).
7.
Analiza zadania z dwoma przemianami fazowymi np. Lód o masie m1 i
temperaturze T1<273K znajduje się w kalorymetrze, do którego
wpuszczamy parę wodną o masie m2 i temperaturze początkowej T2>373K.
Przeanalizować temperaturę końcową w zależności od danych.
8.
Na wykresie przedstawiono zależność przyrostu
temperatury ciała o masie 0.25 kg od
dostarczonego ciepła. Z wykresu wynika, że ciepło
właściwe dla tego ciała jest równe
Pierwsza zasada termodynamiki
9.
Rozpędzone ciało o cieple właściwym c , uderza w twardą przeszkodę. W
wyniku zderzenia połowa energii uległa rozproszenia a druga połowa
spowodowała wzrost temperatury ciała o ∆t . Ile wynosiła prędkość ciała?
10.
Dwie bryłki lodu o temperaturze 0oC pocierano o siebie ze średnią
prędkością V =10m/s pokonując przy tym siłę tarcia równą FT=2N.
Wiedząc, że ciepło topnienia lodu wynosi l=3,34x105 J/kg oblicz masę
stopionego lodu w czasie t=1min
11.
Ile czasu potrzeba aby
1
l wody o temperaturze 20 ° C i cieple właściwym
4
J
zagrzać w szklance przy pomocy grzałki elektrycznej o
kgK
mocy 500W do temperatury 100 ° C ? Założyć, że całe ciepło dostarczone
przez grzałkę idzie na ogrzewanie wody.
równym 4 × 103
12.
Obliczanie pracy w przemianach cyklicznych (z wykresu)
Przemiany gazowe. Równanie stanu gazów.
13.
14.
Przekształcanie wykresów , przemiany cykliczne gazu we współrzędnych
p,V i p,T
W naczyniu znajduje się gaz o masie cząsteczkowej µ, temperaturze T i
ciśnieniu p. Oblicz gęstość gazu w tych warunkach.
15.
Ile razy ciężar powietrza wypełniającego pomieszczenie jest większy w
zimie, w temperaturze t2=0oC, niż w lecie w temperaturze t1=24oC? Przyjąć,
że ciśnienie atmosferyczne jest w obydwu przypadkach takie samo.
16.
W dwu naczyniach o pojemnościach V1i V2 znajdują się dwa różne gazy o
masach m1 i m2 oraz masach cząsteczkowych µ1 i µ2. Obliczyć ciśnienie
mieszaniny gazów powstałej po połączeniu obu naczyń przewodem, którego
pojemność można pominąć. Temperatura obu gazów jest stała i wynosi T.
Dana jest stała gazowa R.
17.
Do naczynia o pojemności V=1m3 wprowadzono liczbę cząstek tlenu równą
liczbie Avogadra, n1=2mole azotu oraz m2=88g dwutlenku węgla ( masa 1
molaCO2-µ=44g). W naczyniu mieszanina tych gazów wywiera ciśnienie
p=103Pa. Obliczyć temperaturę T gazów. Przyjąć, że stała gazowa R=8.3
J/molK.
18.
Gaz doskonały o objętości 0.4 m3 i pod ciśnieniem 105 Pa został poddany
przemianie izotermicznej tak, że jego ciśnienie zmniejszyło się dwa razy. Ile
wyniesie objętość jaką zajmie gaz po tej przemianie wyniesie?