Для поддержания постоянной температуры воды в проточном аквариуме пользуются двумя одинаковыми нагревателями (рис.). В обычном режиме используют один из них, а если подключают параллельно второй нагреватель, то расход холодной воды приходится увеличивать в три раза. Как нужно изменить расход холодной воды, если нагреватели включены в сеть последовательно? Каким должен быть расход холодной воды, если включен один нагреватель мощностью $P = 100 Вт$? Температура холодной воды $t_{1} = 10^{ \circ} C$, температура воды в аквариуме $t_{2} = 27^{ \circ} С$. Вода быстро перемешивается.
Подробнее
Мощный транзистор, выделяющий тепло, закреплен на теплопроводящей пластине, обдуваемой воздухом, температура которого равна $30^{ \circ} С$. На рис. показано распределение температур на пластине. Определите рассеиваемую мощность. Известно, что равномерно нагретая до температуры $t_{1} = 10^{ \circ} С$ пластина рассеивает мощность $P = 10 Вт$ при температуре воздуха $t_{в1} = 20^{ \circ} С$. Теплоотдача иропорциональна разности температур пластины и воздуха.
Подробнее
Один из простейших термоскопов (эти приборы использовались до изобретения термометра) состоял из открытой стеклянной трубки, заполненной водой почти полностью (рис.). В воде находились несколько крошечных грушевидных сосудов с оттянутыми вниз горлышками. Внутри сосудов находились пузырьки воздуха, подобранные таким образом, чтобы при определенной температуре (около $15^{ \circ} С$) сосуды плавали внутри трубки. При более высокой температуре сосуды всплывают на поверхность воды, когда же температура ниже $15^{ \circ} С$, они опускаются на дно.
Если же стеклянная трубка термоскопа заполнена водой полностью и запаяна сверху, то прибор начинает работать наоборот: при нагревании сосуды опускаются, а при охлаждении — всплывают.
Объясните, какие физические явления лежат в основе конструкции описанных выше приборов?
Подробнее
Почему зимой в Сибири ведро с водой, оставляемое в сенях, обычно закрывают сверху газетой?
Подробнее
В некоторых старинных часах, предназначенных для работы на открытом воздухе, маятник изготовлялся в виде длинной трубки, заканчивающейся сосудом со ртутью. С какой целью использовалась такая конструкция маятника?
Подробнее
Если нагретую медную лопатку положить на брусок свинца треугольного сечения (рис.), то можно явственно услышать звук. Объясните природу возникновения этого звука.
Подробнее
Одноатомный идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 в одном случае по кривой 1-a-2, которая является участком параболы $T = \alpha V^{2}$, а в другом — по двум прямым отрезкам: 1-3 и 3-2 (см. рис.). Какое количество теплоты получил газ при переходе 1-3-2, если при переходе 1-а-2 к этому газу подведено 2200 Дж тепла? $T_{1} = 250 K, T_{2} = 360 K$.
Подробнее
При переходе из состояния 1 в состояние 2 давление и объём одного моля одноатомного идеального газа изменяются так, как показано на рисунке, причем $p_{2} = p_{1}/2$ и $V_{2} = 2V_{1}$. Найти зависимость теплоемкости газа $C$ от объема $V$ и построить соответствующий график.
Подробнее
Какое количество теплоты одноатомный идеальный газ получает от более нагретых тел и отдает менее нагретым за один цикл, показанный на рисунке?
Подробнее
Две горизонтальные трубы с сечениями $S$ и $2S$ герметично соединены между собой и открыты с других концов в атмосферу (см. рис.). Поршни, связанные пружиной с жесткостью $k$, могут скользить в трубах без трения и вначале расположены на расстояниях $L$ от места соединения труб, а между поршнями находится 1 моль идеального одноатомного газа. В месте соединения имеется стопор, препятствующий переходу меньшего поршня в трубу большого сечения. В результате сообщения газу некоторого количества теплоты поршни смещаются, и длина пружины увеличивается до $5L/2$. Каким станет давление газа между поршнями? На сколько изменится температура газа? Какое количество теплоты подвели к газу? Атмосферное давление равно $p_{0}$. Теплоемкостью поршней, пружины и труб пренебречь.
Подробнее
В помещении с температурой $100^{ \circ} С$ и давлением $10^{5} Па$ горизонтально расположен цилиндрический сосуд с поршнем, масса и площадь которого равны 10 кг и $10^{-2} м^{2}$. Поршень отделяет от окружающего воздуха объем $5 \cdot 10^{-3} м^{3}$, заполненный водяным паром. Стенки сосуда проводят тепло, а поршень может скользить без трения. Чему равна масса пара? Каким станет объёем пара под поршнем, если цилиндр поставить вертикально поршнем вверх? На сколько следовало бы повысить температуру пара в цилиндре, чтобы после изменения ориентации сосуда объем пара остался прежним?
Подробнее
В двух горизонтальных трубах с сечениями $S$ и $2S$, герметично соединенных между собой и открытых с других концов в атмосферу, находятся два поршня массами $m$ и $4m$ (см. рис.). Между поршнями, которые жестко связаны невесомым стержнем длиной $L$, находится идеальный газ. Поршни могут скользить в трубах без трения и в начальном положении отстоят от места соединения труб на $L/2$. Найти период малых колебаний поршней вдоль труб, считая, что температура газа между поршнями не меняется. Атмосферное давление равно $p_{0}$.
Подробнее
Длинный цилиндрический пруток составлен из двух плотно прижатых друг к другу торцами кусков равного диаметра, сделанных из разных металлов; длина одного из них вдвое больше, чем другого. Боковая поверхность прутка теплоизолирована. Один торец прутка поддерживают при температуре $+100^{ \circ} С$, другой - при температуре $+ 200^{ \circ} С$. Установившаяся температура середины получившегося прутка равна при этом $+ 160^{ \circ} С$. Чему равна температура в месте соединения прутков? Какая была бы температура в середине прутка, если бы его части имели одинаковые длины?
Подробнее
В глубоком космосе, на большом расстоянии от всех других тел, движется длинная цилиндрическая труба, запаянная с одного конца. Неподалеку от этого конца приклеен поршень массы $M = 1 кг$, отделяющий от окружающего вакуума 1/100 полного объема трубы. В этой части трубы находится небольшая порция азота при температуре $T = 300 К$ (должно быть, ее кто-то нагрел перед самой олимпиадой) и давлении $P = 0,5 атм$. В некоторый момент поршень отклеивается и под давлением газа начинает скользить без трения вдоль трубы. Определите, через какое время после начала движения поршень вылетит из трубы. Длина трубы $L = 5 м$, площадь поперечного сечения $S = 100 см^{2}$, масса трубы в 10 раз больше массы поршня.
Подробнее
В сосуде объема $V = 10 литров$ находится воздух при нормальных условиях. Снаружи - вакуум. В стенке сосуда на время $\tau = 1 секунда$ открывается небольшое отверстие площади $S = 0,1 см^{2}$ и сразу после этого закрывается. Оценить количество вылетевших за это время молекул и среднюю энергию, приходящуюся на одну вылетевшую молекулу. (Кстати, воздух -смесь двухатомных газов.)
Подробнее