Турист барлық уақытының алғашқы үштен бірін орманмен оңтүстікке қарай υ
жүктеу/скачать 0,71 Mb.
|
Физика 1-57 (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- Берілді: Шешімі
| Берілгені:С1=0,63 кДж/К=0,63∙103Дж/К; V2=0,5 л=5∙10-4 м3; m3=250 г=0,25 кг; m4=90 г=0,09 кг; Тбал3=273 К; Ткон4 = 373 К
Ө=?
Шешімі.Төрт дене жылу бөлісуге қатысады. Жылуды алған сайын, су қызады; мұз ериді, ал балқыған мұз қызады; ыдыс қызады.Жылуды берген сайын, бу суға конденсацияланып одан кейін суыйды. Жылу берілген соң ыдыста Ө температурасы белгіленеді, осы температураны табу қажет. Белгілейміз Q1=∆U1=С1(Ө-Тбал3) и Q2=∆U2=с2m2(Ө-Тбал3) – жылу мөлшері, су және ыдыс арқылы алынған; Q3=Σ∆U3=m3λ3 +с3m3(Ө-Тбал3) – Ө температураға дейін қызыған және мұздың балқыған кездегі жылу мөлшері. Жылу балансының теңдеуін құрайық: Q1+Q2+Q3=Q4. Оған мынау өрнегін қойсақ Q1,Q2,Q3, және Q4: С1(Ө-Тбал3)+с2ρ2V2 (Ө-Тбал3)+m3λ3+с2 m3(Ө-Тбал3)=m4r4+с2m4(Ткон4-Ө), осыдан
27. Суды тез тартып алатын ыдыста,0 0С кішкене көлемде су бар. Қарқынды булануға байланысты су біртіндеп қата бастайды.Осылайша судың қанша бөлігі мұзға айналады? Берілді: Шешімі. Белгілейтініміз: m – судың бастапқы көлемі m1, m2 – су көлемі, буға және мұзға айналатын. Будың пайда болуына керекті жылу, су қатқан кезде жылу бөлінуі арқылы ғана пайда болады.Бұл жағдайда жылу балансын теңестіру мына түрге келеді Q1=Q2. Мұнда Q1=∆U1=m1λ – судың қатқан кезінде шығатын жылу мөлшері; Q2=∆U2=m2r – судың булануына жұмсалған жылу мөлшері, бұндағы λ – мұз еруінің меншікті жылуы. Бұл өрнектерді жылулық тепе-теңдік теңдеуіне енгізіп, келесі өрнекті аламыз m1λ=m2r, осыдан m2=m1λ/r. Жылу алмасу кезінде судың массасы өзгермейтіндіктен m=m1 + m2 немесе m=m1 + m1λ/r, осыдан 28. Бөлме тоңазытқышында мұзды жасау кезінде, 5 мин ішінде судың температурасы 16-дан 120С-ға дейін төмендеді, тағы 1сағ 55 мин кейін су мұзға айналды. Судың қалаюының меншікті жылуын анықтаңыздар. Берілгені:∆t=5 мин=0,3∙103с; Т1=16°С=289 К;
Шешуі.Судың салқындауы кезінде оның температурасы бірқалыпты төмендейді деп есептейік, яғни(Т1-Т2)/(Т2-Тқат)=∆t1/∆t2, осыдан ∆t2=(Т2- Тқат)∆ t1(Т1-Т2), Бұндағы ∆t1 және ∆t2 – су температурасының сәйкесінше Т1-ден Т2-ге дейін және Т2-ден Тқат -ге дейін өзгеру уақыты. Онда Осылайша, су температурасының Т1-ден Тқат-ге дейін салқындау үшін қажет уақыт аралығы ∆t3=∆t1+ ∆t2; ∆t3= (0,3∙103+0,9∙103)с=1,2∙103с. Мұз жасауға жұмсалатын толық уақыт t=∆t1+τ; t=(0,3∙103+6,9∙103)с=7,2∙103с Сонда судың мұзға қатаю температурасы кезінде айналуы үшін қажет уақыт аралығы ∆t4=t+ ∆t3; ∆t4=(7,2∙103-1,2∙103)с=6∙103с. Тоңазытқыш судан жылу мөлшерін судың салқындауы кезінде де, судың қатаюы кезінде де алады, және де тоңазытқыш температурасы бұл кезде бірқалыпты көтеріледі. Тоңазытқышта біршама жұлу мөлшерін жұтып, тоңазытқыштың температурасын тұрақты ұстайтын ерекше құрылғы болады. Q~∆T~∆t болғандықтан, онда ∆t3 пен ∆t4 салыстыра отырып, судың қатаюы кезінде бөленетін жылу мөлшері Q2 судың Т1-ден Тқат -ге дейін салқындауы кезінде бөленетін жылу мөлшерінен Q1 бес есе артық деуге болады, яғни
Бұндағы Q1=ст(Т1- Тқат), Q2=λm. Бұл өрнектерді (1) теңдеуіне қойып алатынымыз λm=5ст(Т1- Тқат), осыдан λ=5с(Т1- Тқат); λ=5∙4,19∙103(289-273)Дж/кг=3,35∙105Дж/кг. 29. Мұздың үстіне қойылған, температурасы 200С балқыған алюминий кубы оған толығымен енді. Кубтың бастапқы температурасын анықтаңдар. Салқындау кезіндегі кубтың көлемінің өзгерісін ескермейміз. Берілгені: Шешуі.Есептің шартынан мұзды еріту үшін алюминий кубтың бастапқы температурасы едәуір жоғары болуы тиіс екені көрініп тұр. Жұлу алмасуда тек мұз бен куб қатысатынын ескере отырып, жылулық тепе-теңдік теңдеуін құрайық:
бұндағы Q1 – мұзды балқу температурасына дейін қыздыру үшін, мұзға берілген жылу мөлшері; Q2 – мұзды балқыту үшін, мұзға берілген жылу мөлшері; Q3 – кубтың мұздың балқу температурасына дейін салқындау кезінде берген жылу мөлшері. Q1=с1т1(Тқат - Т), Q2=λm1, Q3=с2т2(Т2- Тқат)есепке алып (1) теңдеуін өрнектейік:
m1=ρ1V және m2=ρ2V болғандықтан (2) теңдеу келесі түрде жазылады с1 ρ1 V(Тқат –Т1)+ λ ρ1 V=с2 ρ2V(Т2- Тқат) (V – кубтың көлемі), бұдан 30. Тосқауылға соғылған қорғасыннан жасалған оқ, қандай жылдамдық кезінде балқиды? Соқтығысуға дейінгі оқтың температурасы 1000С. Соқтығысу кезінде оқтың энергиясының 60%-ы ішкі энергияға айналады. Берілгені: Шешуі.Келесі қатынасты қолданайық
Бұндағы – балқу және балқу температурасына дейін қызу кезіндегі оқтың ішкі энергиясының өзгерісі; A=W-W0=-mv2/2, оқтың жасаған жұмысы, бұндағы Тқат – қорғасынның балқу температурасы. Бұл өрнектерді есепке алып, (1) теңдеуін түрлендірейік: ст(Тқат -Т)+mλ=ηmυ2/2, бұдан υ= ; . 31. Массасы 6 кг шана көкжиекпен 30° бұрыш жасап тұрған таудан түседі. Тау бөктерінен 50 м өткеннен кейін, шана жылдамдығы 4,5 м/с-қа дейін жетеді. Шананың қармен үйкелісі кезіндегі бөленген жылу мөлшерін анықтау (сурет 25). Берілгені:
Шешуі.Шана мен таудың мұзды бетінен тұратын, денелердің оқшауланған жүйесін қарастырайық.
қатынасын қолданайық, бұндағы А=W-W0 – шананың мұзға үйкелу күшінің жұмысы; W=mυ2/2+mgh – жол бөлігінің соңындағы шананың толық механикалық энергиясы; W0=mgH – жол бөлігінің басындағы шананың толық механикалық энергиясы. A, W, W0 үшін өрнектерді ескере отырып, теңдеуді түрлендірейік (1): ∆U=-(mυ2/2+mgh-mgH)=mg(H-h)-mυ2/2=m(glsinα-υ2/2). Онда ∆U=6(9,8·50·0,5- )Дж≈1,4 кДж. Әрекеттесетін денелердің ішкі энергиясы жылу мөлшерімен өлшенетіндіктен, шананың қарға үйкелуі кезінде бөленген жылу мөлшері бұл денелердің ішкі энергиясына тең болуы тиіс: Q=∆U≈1,4кДж. 32. Екі пружинаның қаттылығы k1 = 500 H/м и k2 = 700 Н/м өзара байланысқан. Алынған жүйенің қаттылығын анықтау керек. Пружина салмағын санамағанда. Шешуі. Бұл жүйеге F күшін келтіреміз (сурет 36)
F сыртқы күшітің әсерінен серіппе өзгереді. Δх1 – жоғары серіппенің абсолюттік өзгеруі, Δх2 – төменгі серіппенің өзгеруі болсын, серіппелер кезекпен орналасқандықтан 2 серіппеден тұратын барлық жүйенің абсолюттік өзгеруі Δх= Δх1 + Δх2тең болады. Гук заңына сәйкес F = kΔх= k (Δх1 + Δх2), мұндағы k - берілген жүйенің анықталатын қатаңдығы. Әрбір серіппенің жеке-жеке өзгеруін қарастырып, F1 = k1Δх1, F2 = k2Δх2 деп жазуға болады. Кез келген жағдайда пайда болған ауадағы серіппенің серпімділік күші сыртқы күшке тең болады. Сондықтан, F1 = F2 = F. Осыдан Δх1= Δх2 = Әрі қарай F = k (Δх1 + Δх2) = k немесе
k = Берілген санды қойсақ k = 2,9·102 Н/м. 33.Әлдебір ғаламшардың тығыздығы 3·103 кг/м3. Ғаламшар шар тәріздес. Экватор дененің ауада қалықтауы үшін, ғаламшарды өз осінен айналу кезеңі неге тең?
Шешуі: Дененің салмағы-горизанталды тіреуге дененің түсіретін күші (немесе созылады). Экватордағы дене ғаламшарымен бірге өз осінен айналуға қатысады. Сондықтан ғаламшардан тыс қозғалыссыз бақылаушыға қатысты дене радиус бойымен бұрыштың жылдамдықпен қозғалады.Денеге әсер ететін күштер (ауырлау күші,тіреу жағынан әсер етуші күші) қатысты тездетуді қажет ететін күшке тең болу керек. Ньютон заңының екінші теңдігін жазайық
Ньютонның үшінші заңы бойынша N= - FД. Егер дене экваторда қалықтап жүрсе, ол FД = N= 0. Онда (1)теңдік мына түрде болады:
Бірақ M = бұл жазуларды (2) қойсақ, Т= сандарды қойғанан кейін Т=6856 с (≈2 сағ). 34. Сыйымдылығы V = 3 л жоғарғы жағы ашық куб формалы ыдысқа m = 1 кг су құяды және m = 1 кг мұзды салады. Қоспаның бастапқы температурасы T1 =00С. Ыдыстың астынан m1 = 50гбензин жағады, осы кезде бөлініп шығатын жылудың 80% -і ыдыстың ішіндегілерді қыздыруға жұмсалады. Ыдысты жұқа қабырғалы деп есептеп және ыдыстың жылу сыйымдылығын және жылулық ұлғаюды ескермей, қыздырғаннан кейінгі ыдыстағы судың деңгейін анықтаңдар. Мұздың меншікті балқу жылуы , , Ыдыстың түбін горизонталь деп есептеңдер. Шешуі: T1 = 00С температурада мұз балқу үшін массасы m2 бензин жағу қажет, осыдан ; Массасы 2m суды температураға дейін қыздыру үшін, массасы m3 бензинді жағу қажет, оны жылу балансының теңдеуінен табуға болады: 2mC(T2 − T1) = m3q; осыдан Қалған бензиннің масасы m4 = m1 – m2 – m3 = 50 г− 9,2 г− 22,8 г= 18г. Қалған бензинніңи жылуы массасы М суды буландыруға жұмсалады, осыдан Су буланғаннан кейін қалған масса 1000С температурада қалған судың көлемі көлемі куб ыдыстың табанының ауданы Осылайша ыдыста қалған судың деңгейі
Шешуі:
Үйге қандай да бір жылу мөлшерін беру үшін(пешке, мұржа және т.б) және бір мезгілде дымқыл ағаштың бойындағы суды буландыру үшін, құрғақ ағашқа қарағанда дымқыл ағашты көбірек жағу қажет. Мұржадан түтін 1000C –тан аздап асатындай температурада шығады. Қарапайым түсіндіру үшін даладағы температураны 00С деп алайық, ал шыққан түтіннің температурасын 1000С тең болсын. Сонда дымқыл ағаш жанған кезде қызады және судың Осы кезде массасы құрғақ отын жанады. Массасы m суды қыздыруға және буландыруға жұмсалатын жылу мөлшері Массасы M ағаш отын жанғанда бөлінетін жылу мөлшері . Осылайша, үйді жылытуға массасы m0=1кг дымқыл ағаш жанған кезде, кететін жылудың мөлшері Яғни дымқыл ағаштың меншікті жану жылуы . Сондықтан үйге от жағу үшін, M1=20кг құрғақ ағаш немесе дымқыл ағаш қажет. 36. Шәй құмарлардың ойынша, кесеге құйылған қайнаған су бірнеше секундтың ішінде байқалатындай суып үлгереді де, ол алынған шәйдің сапасын бұзады екен. Олардың осы тұжырымын тексерейік. Кесе үстінен өте ыстық судан бу көтеріледі. Көз мөлшерімен бағалайтын будың көтерілу жылдамдығы V = 0,1 м/с тең. Кесе бетінен көтерілетін барлық бу 1000С температураға ие болады деп есептеп, судың булануы есебінен өте ыстық суы бар кесенің салқындау жылдамдығын (бұл жылдамдық секундына градуспен өлшенеді) бағалаңдар. Кеседегі судың массасы m = 200 г, су бетінің ауданы S = 30 см2, судың меншікті булану жылуы судың меншікті жылу сыйымдылығы , су буының 1000С температурадағы тығыздығы Шешуі: t уақыт аралығы ішінде шәй бетінен булану есебінен, көлемі бу пайда болады, бу массасы . Оның пайда болуына жұмсалатын жылу мөлшері бұл жылу шәйдан алынады да, оның салқындауын туғызады. Осыдан шәйдің салқындау жылдамдығы . Осылайша, шәй екі секунд ішінде шамамен бір градусқа суыйды, яғни өте тез, он секунд өткенде температура 950С –қа тең, ал бұл енді қайнаған су емес. Олай болса, ыстық шәй құмарлардың ойлары дұрыс. Ескерту: бұл әрине, жоғарыдан бағалау, шын мәнінінде салқындау жылдамдығы бұдан төменірек.
Цилиндрді вертикаль орналастырғаннан кейін цилиндрдің төменгі бөлігінің поршень астындағы бу конденсацияланады, ал жоғарғы бөлігіндегі – буланады. б) жағдайында, жоғарғы жақта су және оның қаныққан буы қалады, ал төмен жағында барлық бу конденсацияланады. Осылайша, б) жағдайында поршень цилиндрдің түбіне дейін түседі, және оның ығысуы 50 см – ді құрайды. а) жағдайында цилиндрдің жоғарғы жағындағы барлық су буланып кетеді, ондағы бу қаныққан күйге көшеді, ал оның қысымы р- атмосфералықтан төмен. Цилиндрдің төменгі бөлігінде будың бөлігі конденсацияланғаннан кейін қысым р0 –ға тең болады. Цилиндрдің жоғарғы және төменгі бөліктеріндегі қысымдардың айырмасы ауырлық күші әсер ететін поршеннің тепе-теңдігін қамтамасыз етуі қажет: Осыдан, Осы кезде поршеннен цилиндрдің жоғарғы жанына дейінгі қашықтық яғни поршеннің ығысуы 19 см-ді құрайды. жүктеу/скачать 0,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|