В металлический чайник наливают $V = 1 л$ холодной воды, ставят на массивную конфорку электроплиты и включают её. Когда вода через $t_{1} = 15 минут$ закипела, в чайник долили ещё 1 литр воды. После повторного закипания воды в чайнике, которое произошло спустя время $t_{2} = 10 минут$ после долива, конфорку выключают, а вода в чайнике продолжает кипеть. Оцените массу воды, которая испарится из чайника после выключения конфорки до того, как она остынет. Удельная теплоёмкость воды $C = 4200 Дж/(кг \cdot ^{ \circ} C)$, удельная теплота парообразования $L = 2,3 \cdot 10^{6} Дж/кг$. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.

Подробнее

В городах, когда выпадает снег, дороги посыпают солью. После этого погода обычно становится «промозглой», и люди в городах на улице мёрзнут гораздо сильнее, чем за городом, где лежит снег, а температура такая же. Почему это происходит? Ответ обоснуйте.

Подробнее

На столе стоят два одинаковых стакана, в один из которых налит горячий чай, имеющий температуру $T_{0}$. Его можно охладить до требуемой конечной температуры $T_{к}$ двумя способами:

1) сразу перелить во второй стакан и ждать, пока он остынет до температуры $T_{к}$;

2) ожидать, пока он остынет до некоторой температуры $T^{ \prime}$ такой, чтобы после переливания во второй стакан температура сразу оказалась равной $T_{к}$.

Какой способ быстрее? Известно, что теплоотдача стакана с чаем пропорциональна разности температур стакана и окружающей среды, а теплообмен между чаем и стаканом происходит очень быстро. Теплоёмкость стакана $C_{0}$, чая $C$.

Подробнее

Школьник утром вскипятил чайник и стал его остужать, чтобы успеть попить чай до ухода в школу. Он обнаружил, что температура чайника понизилась со $100^{ \circ}C$ до $95^{ \circ}C$ за 5 минут, пока чайник стоял на столе на кухне, где температура воздуха была $20^{ \circ}C$. Школьник решил ускорить остывание чайника, для чего засунул его в холодильник, где температура составляла $0^{ \circ}C$. При этом температура чайника понизилась от $95^{ \circ}C$ до $90^{ \circ}C$ за 4 мин 12 сек. Решив ещё ускорить остывание, школьник выставил чайник за окно, на улицу, где температура была равна $—20^{ \circ}C$. За сколько времени чайник остынет на улице от $90^{ \circ}C$ до $85^{ \circ}C$?

Подробнее

Горячий суп, налитый доверху в большую тарелку, охлаждается до температуры, при которой его можно есть без риска обжечься, за время $t = 20 мин$. Через какое время можно будет есть суп с той же начальной температурой, если разлить его по маленьким тарелкам, которые также заполнены доверху и подобны большой? Известно, что суп из большой тарелки помещается в $n = 8 маленьких, и что количество тепла, отдаваемое в единицу времени с единицы поверхности каждой тарелки, пропорционально разности температур супа и окружающей среды.

Подробнее

В ванну за одну секунду вливается $m = 0,01 кг$ воды, нагретой до $T_{1} = 50^{ \circ} C$. Известно, что теплоотдача от ванны составляет $Q = k(T — T_{0})$, где $k = 100 Дж/(с \cdot ^{ \circ} C)$, $T_{0} = 20 ^{ \circ} C$ — температура окружающего воздуха. Определите установившуюся температуру воды в ванне, если уровень воды поддерживается постоянным за счёт вытекания её из ванны. Удельная теплоёмкость воды $C = 4200 Дж/(кг \cdot ^{ \circ} C)$. Считайте, что втекающая вода успевает полностью перемешаться с водой, которая была в ванне.

Подробнее

Холодильник поддерживает в морозильной камере постоянную температуру $T_{0} = —12^{ \circ} C$. Кастрюля с водой охлаждается в этой камере от температуры $T_{1} = +29^{ \circ} C$ до $T_{2} = +25^{ \circ} C$ за $t_{1} = 6 мин$, а от $T_{3} = +2^{ \circ} C$ до $T_{4} = 0^{ \circ} C$ — за $t_{2} = 9 мин$. За сколько времени вода в кастрюле замёрзнет (при $0^{ \circ} C$)? Теплоёмкостью кастрюли пренебречь. Удельная теплоёмкость воды $C = 4200 Дж/(кг \cdot ^{ \circ} C)$, удельная теплота плавления льда $\lambda = 340 кДж/кг$.

Подробнее

На краю крыши висят сосульки конической формы, геометрически подобные друг другу, но разной длины. После резкого потепления от $T_{1} = 0^{ \circ} C$ до $T_{2} = 10^{ \circ} C$ самая маленькая сосулька длиной $l = 10 см$ растаяла за время $t = 2 часа$. За какое время растает большая сосулька длиной $L = 30 см$, если внешние условия не изменятся?

Подробнее

На поверхность термостата одновременно ставят рядом два однородных куба, сделанных из одинакового материала и находящихся при одинаковой температуре $T_{0}$, отличной от температуры термостата $T_{1}$. Длина ребра у одного из кубов в два раза больше, чем у другого. Через время $t$ температура в центре малого куба стала равной $T_{2}$. Через какое время (от начального момента) такая же температура будет в центре большого куба? Потерями тепла пренебречь.

Подробнее

После тёплых дней резко ударил мороз, и поверхность озера покрылась льдом. Через сутки после похолодания толщина льда составила $d_{1} = 3 см$. Строителям требуется переправить груз на противоположный берег озера, но для безопасности требуется лёд толщиной не менее $d_{2} = 10 см$. Через сколько дней после установления морозов можно осуществить перевозку груза, если погода не изменится, а меры по искусственному ускорению процесса наращивания льда не предпринимаются?

Подробнее

Кубический сосуд объёмом $V = 1 л$ заполнен воздухом. Одна из стенок (1) поддерживается при температуре $T_{1}$, противоположная ей (2) — при температуре $T_{2}$, остальные стенки теплоизолированы. Найдите отношение средних частот соударений молекул со стенками (1) и (2). Рассмотрите два случая: а) давление в сосуде равно атмосферному $p_{0} = 1 атм$; б) сосуд откачан до давления $p = 10^{-9} атм$. Примечание: при нормальных условиях средняя длина свободного пробега молекул в воздухе составляет $\sim 10^{-5} см$.

Подробнее

Оцените скорость роста толщины слоя серебра при напылении, если атомы серебра оказывают при падении на подложку давление $p = 0,1 Па$. Средняя энергия атома серебра $E = 10^{-19} Дж$, плотность серебра $\rho = 10,5 г/см^{3}$, молярная масса $\mu = 108 г/моль$.

Подробнее

Стандартный манометрический прибор для измерения давления разреженных газов (порядка $10^{-5}$ от атмосферного давления) представляет собой трубку сантиметрового диаметра, заполняемую исследуемым газом. Внутри трубки проходит проволока, нагреваемая электрическим током постоянной мощности. Оказывается, что по температуре проволоки $T$ можно определить давление газа $p$, используя заранее составленную для данного газа градуировочную таблицу $p(T)$. В одной из лабораторий понадобилось измерить таким манометром давление неона. Однако имевшаяся градуировочная таблица была составлена для гелия, атомы которого в 5 раз легче атомов неона. Какие поправки нужно внести в эту таблицу?

Подробнее

Газ с молярной массой $\mu = 60 г/моль$ находится в герметичном сосуде с жёсткими стенками и поддерживается при постоянной температуре $T = 0^{ \circ} C$. Площадь поперечного сечения $S$ молекул, которые можно рассматривать как твёрдые шарики, равна $10^{-19} м^{2}$. Давление газа в начале эксперимента равно $p_{0} = 100 Па$. При освещении газа ультрафиолетовым светом молекулы, поглотившие квант света, переходят в возбуждённое состояние. Среднее время жизни молекулы в возбуждённом состоянии $\tau = 10^{-3} с$. При столкновении двух возбуждённых молекул в газе происходит химическая реакция, в результате которой из них образуется одна новая молекула. Известно, что за 1 секунду в каждом кубическом сантиметре газа возбуждается $N = 10^{12}$ молекул. Оцените, за какое время давление в сосуде уменьшится на $\epsilon = 1%$ от первоначального.

Подробнее

В вертикальном закрытом цилиндре высотой $H$ и площадью основания $S$, заполненном воздухом при давлении $p_{0}$, на дне лежит лёгкая тонкостенная плоская коробка высотой $h$ и площадью основания $s$. В дне коробки имеется отверстие. В цилиндр через кран, расположенный вблизи дна, начинают медленно нагнетать жидкость плотностью $\rho$, много большей плотности воздуха. При каком давлении воздуха в цилиндре коробка упрётся в верхнюю крышку цилиндра? Процесс проходит при постоянной температуре, коробка всплывает так, что её верхняя плоскость остаётся горизонтальной.

Подробнее