Конечно! Давайте разберем каждый вопрос по порядку.
1. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания железного утюга массой 1 кг для изменения его температуры на 150ºC. Удельная теплоемкость железа 460 Дж/(кг •ºC)
Формула для расчета количества теплоты, необходимого для нагревания вещества, выглядит так:
[ Q = mc\Delta T ]
где:
- ( Q ) — количество теплоты,
- ( m ) — масса,
- ( c ) — удельная теплоемкость,
- ( \Delta T ) — изменение температуры.
Подставим значения:
[ m = 1 \, \text{кг}, \quad c = 460 \, \text{Дж/(кг•ºC)}, \quad \Delta T = 150 \, \text{ºC} ]
[ Q = 1 \, \text{кг} \cdot 460 \, \text{Дж/(кг•ºC)} \cdot 150 \, \text{ºC} ]
[ Q = 69000 \, \text{Дж} ]
Итак, количество теплоты, необходимое для нагревания железного утюга, составляет 69000 Дж.
2. Какую массу бензина надо сжечь, чтобы получить 2,3•10³ Дж/кг энергии? Удельная теплота сгорания бензина 4,6•10 Дж/кг.
Удельная теплота сгорания (( q )) — это количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 кг вещества. Для определения массы бензина, необходимой для получения заданного количества энергии, используем формулу:
[ Q = q \cdot m ]
Где:
- ( Q ) — количество энергии,
- ( q ) — удельная теплота сгорания,
- ( m ) — масса.
Нам нужно найти массу (( m )):
[ m = \frac{Q}{q} ]
Подставим значения:
[ Q = 2,3 \cdot 10^3 \, \text{Дж}, \quad q = 4,6 \cdot 10^7 \, \text{Дж/кг} ]
[ m = \frac{2,3 \cdot 10^3}{4,6 \cdot 10^7} ]
[ m = 5 \cdot 10^{-5} \, \text{кг} ]
Итак, для получения 2,3•10³ Дж энергии необходимо сжечь 5•10⁻⁵ кг бензина.
3. Какая энергия требуется для плавления алюминия массой 200 кг, имеющего температуру 20ºC? Температура плавления алюминия 660ºC, удельная теплоемкость алюминия 920 Дж/(кг•ºC), удельная теплота плавления алюминия 390 кДж/кг.
Процесс плавления включает два этапа: нагревание алюминия до температуры плавления и непосредственно плавление.
- Нагревание до температуры плавления:
[ Q_1 = mc\Delta T ]
где:
[ \Delta T = 660ºC - 20ºC = 640ºC ]
Подставим значения:
[ m = 200 \, \text{кг}, \quad c = 920 \, \text{Дж/(кг•ºC)}, \quad \Delta T = 640ºC ]
[ Q_1 = 200 \, \text{кг} \cdot 920 \, \text{Дж/(кг•ºC)} \cdot 640 \, \text{ºC} ]
[ Q_1 = 117760000 \, \text{Дж} ]
[ Q_1 = 1.1776 \cdot 10^8 \, \text{Дж} ]
- Плавление алюминия:
[ Q_2 = mL ]
где:
- ( L ) — удельная теплота плавления.
Учитываем, что:
[ L = 390 \, \text{kJ/kg} = 390000 \, \text{Дж/кг} ]
Подставим значения:
[ m = 200 \, \text{кг} ]
[ Q_2 = 200 \, \text{кг} \cdot 390000 \, \text{Дж/кг} ]
[ Q_2 = 78000000 \, \text{Дж} ]
[ Q_2 = 7.8 \cdot 10^7 \, \text{Дж} ]
Суммарная энергия:
[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q2 ]
[ Q{\text{total}} = 1.1776 \cdot 10^8 \, \text{Дж} + 7.8 \cdot 10^7 \, \text{Дж} ]
[ Q_{\text{total}} = 1.9576 \cdot 10^8 \, \text{Дж} ]
Итак, общая энергия, необходимая для плавления алюминия массой 200 кг, составляет 1.9576•10^8 Дж.
4. В какую погоду скорее просыхают лужи от дождя: в тихую или ветреную? в теплую или холодную? Как это можно объяснить?
Лужи скорее просыхают в ветреную и теплую погоду.
Объяснение:
Ветреная погода: Ветер увеличивает скорость испарения воды. Это происходит за счет того, что ветер уносит насыщенные парами воды слои воздуха, заменяя их более сухими. Таким образом, процесс испарения ускоряется.
Теплая погода: В теплую погоду молекулы воды имеют более высокую кинетическую энергию, что способствует их более быстрому переходу из жидкой фазы в газообразную (испарение). Теплый воздух также может удерживать больше водяного пара, что способствует более быстрому испарению.
5. Каким способом теплопередачи происходит нагревание воды в кастрюле на газовой плите? Ответ поясните.
Нагревание воды в кастрюле на газовой плите происходит путем теплопроводности и конвекции.
Объяснение:
Теплопроводность: Тепло от газа передается через дно кастрюли. Металл кастрюли нагревается и передает теплоту воде через теплопроводность. Этот процесс важен на начальных этапах нагревания, когда тепло передается от дна кастрюли к прилегающему слою воды.
Конвекция: Далее, когда слой воды у дна кастрюли нагревается, он становится менее плотным и поднимается вверх, а холодная вода опускается вниз, к дну кастрюли. Этот процесс создает конвекционные потоки, которые обеспечивают равномерное распределение тепла по всей кастрюле. Таким образом, вода в кастрюле нагревается более равномерно и быстрее.
Итак, нагревание воды в кастрюле на газовой плите осуществляется за счет комбинации теплопроводности и конвекции.
