m. (t k - t p ) P[W] m[kg] tp[ C] tk[ C] T[S] [kg ~oc ]

Transkrypt

1 Zad. 11 Ziemia uzyskuje energię ze Słońca: a) głównie w wyniku zjawiska przewodzenia, a w mniejszym zakresie przez promieniowanie; b) w wyniku zjawiska konwekcj i; c) przede wszystkim w wyniku zjawiska konwekcji, a w mniejszym zakresie w wyniku przewodnictwa i promieniowania; d) w wyniku zjawiska promieniowania. Zad. 12 W termosie umieszczono mieszaninę wody i lodu o temperaturze OoC. Po kilkunastu minutach sprawdzamy zawartość termosu i stwierdzamy, że ilość wody i lodu nie uległa zmianie. To znaczy, że: a) woda jest za chłodna, aby stopić lód; b) termos izoluje mieszaninę od dopływu ciepła z otoczenia i lód nie może siętopić; c) za mało jest lodu, aby spowodować zamarznięcie wody; d) za mało jest wody, aby spowodować roztopienie lodu.. Zad. 13 W zimie nosisz sweter, kożuch lub futro, ponieważ te ubrania: a) ogrzewają ciało, b) nie reagują na zmiany temperatury otoczenia, c) dzięki warstwie powietrza znajdującej się między włóknami zapewniają izolację cieplną od otoczenia (które jest złym przewodnikiem ciepła), d) powodująwzrost temperatury ciała. Zad. 14 Gdy w pomieszczeniu o temperaturze pokojowej dotykasz metalowej klamki, doznajesz uczucia chłodu, a przy dotknięciu drewnianej klamki tego nie odczuwasz. Dzieje się tak, gdyż: a) metalowa klamka ma niższą temperaturę od temperatury drewnianej klamki, b) drewniana klamka ma temperaturę zbliżoną do temperatury ciała człowieka, a metalowa nie, c) drewniana klamka szybko nagrzewa się, a metalowa nagrzewa się wolno, d) metalowa klamka jest dobrym przewodnikiem ciepła i szybko odprowadza ciepło z dłoni. Wyznaczanie ciepła właściwego wody za pomocą czajnika elektrycznego o znanej mocy. KUl1ieczne przedmioty iprz;yrządy: czajnik elektryczny z tabliczkąznamiollową,haczynie z podziałką objętości, stoper, termometr. Kolejne czynności: >- Do czajnika wlewamy 0,5 litra wody (m = 0,5 kg). >- Mierzymy temperaturę początkową wody w czajniku. >- Włączamy czajnik i równocześnie rozpoczynamy mierzenie czasu ogrzewania wody. >- Gdy temperatura wzrośnie o około 30 oc, wyłączamy czajnik, odczytujemy temperaturę końcową wody oraz na stoperze czas ogrzewania wody. Wyniki pomiarów wpisujemy do tabeli. P'T C w = m. (t k - t p ) P[W] m[kg] tp[ C] tk[ C] T[S] [kg ~oc ] >- Znając moc znamionową czajnika i czas przepływu prądu obliczamy pracę wykonaną przez prąd płynący przez płytę grzewczą czajnika (W = P. T ). Praca prądu została zużyta na zwiększenie energii wewnętrznej wody w czajniku, co objawiło się wzrostem jej temperatury. Praca ta jest więc równa ciepłu, które należy dostarczyć wodzie, by ją ogrzać (E = c w. m. M). Zgodnie z zasadą zachowania energii (pomijając straty):

2 Zad. 17 Janek przygotowuje się do wykonania doświadczenia, w którym ma wymaczyć ciepło właściwe wody. Przyjął, 3 P. r że 1 dm wody ma masę 1 kg. Do obliczenia ciepła właściwego posłuży Się wzorem: c w = (.). m tk c-t p Wybierz zestaw przyrządów niezbędnych do wykonania tego doświadczenia. A. stoper, pojemnik z podziałką objętości, czajnik elektryczny o manej mocy, B. waga, termometr, pojemnik z podziałką objętości, C. siłomierz, stoper, grzałka elektryczna o manej mocy, menzurka, D. termometr, stoper, czajnik elektryczny o znanej mocy, pojemnik na wodę z podziałką objętości. Dl. W D A. jak długo musimy ogrzewać ciało o masie kg. oc 1 kg, aby jego temperatura wzrosła o 1 K. D 02. s_ B. ile ciepła jest potrzebne do ogrzania 1 kg kg K Ciepło właściwe ciała. J informuje nas o tym, o C. jaką moc musimy dostarczyć ciału o masie 03. _._. kg 1 kg, aby jego temperatura wzrosła o 1 C. J D D. ile ciepła naleź)' dostarczyć ciału o masie kg oc 1 kg, aby jego temperatura wzrosła o 1 C. Zad. 19 Na stole postawiono dwie filiżanki gorącej herbaty. Do jednej włożono łyżeczkę stalową, a do drugiej - aluminiową. Łyżeczki mają taką samą masę. Ciepło właściwe stali wynosi: 450 _J_, a aluminium: 900 J_. Możemy stwierdzić, że: ~.~ ~.~ A. łyżeczka aluminiowa będzie bardziej gorąca niż stalowa, bo aluminium ma większe ciepło właściwe od stali; B. łyżeczka aluminiowa będzie chłodniejsza niż stalowa, bo aluminium ma większe ciepło właściwe od stali; C. temperatury obu łyżeczek będą takie same, bo obie są wykonane z metalu, a metal jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła; D. nie znamy temperatur początkowych łyżeczek, a więc nie możemy udzielić poprawnej odpowiedzi. Zad. 20 Ciepło właściwe wody wynosi 4200 _J_, a lodu 2100 _J_.Wynika stąd, że: kg oc kg oc A. woda zawiera dwa razy mniej energii niż lód; B. do podwyższenia temperatury 1 kg wody o 1 oc potrzeba mniej energii, niż w przypadku 1 kg lodu; C. do podwyższenia temperatury 1 kg wody o 1 oc potrzeba więcej energii, niż w przypadku 1 kg lodu; D. ciepło właściwe nie ma znaczenia i do podwyższenia temperatury 1 kg wody o 1 oc potrzeba tyle samo energii co w przypadku 1 kg lodu. Zad. 21 Wskaż właściwe dokończenie zdania. Ilość energii oddana podczas ochładzania 4 kg wody od temperatury 20 C do temperatury O C wynosi: oc ki. 3

3 Tabela. Wydłużenie pręta o długości 1 m przy wzroście temperatury o 100 C. Substancja Przyrost długości [mm] Aluminium 2,31 Srebro 1,89 Miedź 1;65.. Zelazo 1,15 Stal 1,2 Beton 0,8-1,4 Platyna 0,9 Szkło 0,3-0,9 Zad. 24 Wydłużenie jednego metra drutu aluminiowego przy wzroscle jego temperatury o 100 C wynosi 2,31 mm. Oblicz o ile milimetrów skróci się drut aluminiowy o początkowej długości 100 m po obniżeniu jego temperatury o 50 C. Zad. 25 Na podstawie danych z Tabeli oblicz o ile wydłuży się stalowy maszt o wysokości 200 m przy wzroście temperatury o 10 C. Zad. 26 Dlaczego w celu wzmocnienia (patrz Tabela) Odpowiedź uzasadnij. betonu zbroi się go prętami stalowymi, a nie prętami z innego metalu, np. aluminium? Zad. 27 Czy skalę przyrządu do bardzo dokładnego pomiaru długości lepiej wykonać ze stali, czy z aluminium? (patrz Tabela) Odpowiedź uzasadnij. Zad. 28 Wydłużenie metrowego pręta cynkowego przy wzroscle jego temperatury o 100 C wynosi 3,6 mm, a pręta miedzianego 1,65 mm. Podczas ogrzewania bimetalu wykonanego z cynku i miedzi bimetal będzie wyginał się: A. w dół, bo miedź bardziej się rozszerza niż cynk B. w dół, bo cynk bardziej się rozszerza niż miedź C. w górę, bo miedź bardziej się rozszerza niż cynk D. w górę, bo cynk bardziej się rozszerza niż miedź cynk I~ k::" ~ mle. d' z

4 trel Q =5 ~10-15 =20 ",,25 Zad. 30 Wskaż właściwą odpowiedź i wybierz jej uzasadnienie spośród propozycji A-D. Ogrzewaniu lodu odpowiada D I I o II I o III odcinek wykresu, ponieważ z wykresu można odczytać, że o Al o BI o CI o D. Topnieniu lodu odpowiada o I I D II I o III odcinek wykresu, ponieważ z wykresu można odczytać, że D Al o BI o CI o D. B. odebrane ciepło powoduje spadek jego temperatury. C. dostarczone ciepło powoduje spadek jego temperatury. D. dostarczone ciepło powoduje wzrost jego temperatury. Zad. 31 Wskaż właściwe dokończenie zdania. Ilość energii potrzebna do ogrzania 4 kg lodu od temperatury - 10 C do temperatury O C wynosi: Zad. 32 Masa figurki wykonanej ze złota wynosi O,l kg. Temperatura topnienia złota wynosi 1063 oc, a ciepło topnienia złota 64 kj. a) Do jakiej temperatury należy ogrzać figurkę, aby ją stopić? b) Ile ciepła potrzeba do stopienia l kg złota kg mającego temperaturę topnienia? c) O czym informuje nas wielkość fizyczna zwana ciepłem topnienia? d) Ile ciepła potrzeba do stopienia figurki mającej temperaturę topnienia? Zad. 33 Ogrzanie żelaza o masie 0,5 kg o 20 oc wymagało dostarczenia 4500 J ciepła. Temperatura topnienia żelaza wynosi 1538 oc. Stopienie 0,5 kg żelaza w temperaturze topnienia wymagało dostarczenia 124 kj ciepła. a) Oblicz jaką wartość ma ciepło właściwe żelaza? b} Oblicz jaką wartość ma ciepło topnienia zelaza? c) Oblicz ile ciepła potrzeba do stopienia 5 kg żelaza po ogrzaniu go do temperatury 1538 OC? Zad. 34 Zamarzająca woda: A. oddaje energię, ale jej temperatura się nie zmienia; B. oddaje energię i coraz bardziej się ochładza; C. nie oddaje energiiijej temperatura się nie zmienia; D. oddaje energię, ajej temperatura krzepnięcia coraz bardziej maleje.

5 Zad 35 Do naczynia znajdującego się w temperaturze pokojowej włożono kostkę lodu. Po pewnym czasie z lodu powstała woda o tej samej temperaturze. W tym czasie wydatkowana energia została zużyta na: A. podwyższenie temperatury kostki lodu do temperatury topnienia, przemiany lodu w wodę w temperaturze topnienia oraz do podwyższenia temperatury powstałej wody do temperatury pokojowej; B. podwyższenie temperatury kostki lodu do temperatury topnienia; C. podwyższenie temperatury kostki lodu do temperatury topnienia oraz do podwyższenia temperatury powstałej wody do temperatury pokojowej; D. podwyższenie temperatury kostki lodu do temperatury pokojowej. Przechodzenie cieczy w parę nazywamy parowaniem. Parowanie jest zjawiskiem odbywającym się stale na powierzchni swobodnej cieczy, polega na odrywaniu się cząsteczek od powierzchni cieczy. Ciecz opuszczają tylko te cząsteczki, które mają odpowiednio duże energie kinetyczne, bo tylko takie mogą pokonać siły przyciągania międzycząsteczkowego. A zatem proces parowania zachodzący samorzutnie (bez podgrzewania cieczy) powoduje zmniejszenie średniej energii kinetycznej pozostałych cząsteczek, obniża temperaturę cieczy, powoduje ochładzanie się cieczy. Ciecz paruje w każdej temperaturze. Szybkość parowania zależy od: l) rodzaju cieczy, różne ciecze parują z różną szybkością, bo różne są wielkości sił międzycząsteczkowych, 2) temperatury, im wyższa temperatura, tym większa energia kinetyczna cząsteczek, tym szybsze parowanie, 3) wielkości powierzchni parowania, im większa powierzchnia parującej cieczy, tym więcej cząsteczek może równocześnie wydostać się z cieczy, 4) warunków zewnętrznych, parowanie przebiega szybciej, gdy istnieje ruch powietrza nad powierzchnią parującej cieczy, im większa wilgotność powietrza, tym wolniejsze jest parowanie. Wrzenie to gwałtowne parowanie cieczy odbywające się w całej jej objętości, w całej masie cieczy. Wrzenie odbywa się w ściśle określonej, charakterystycznej dla danej cieczy temperaturze. Pbdczas wrzenia temperatura cieczy nie zmienia się. Wartość temperatury, w której ciecz wrze zależy od zewnętrznego ciśnienia. Temperatura wrzenia cieczy wzrasta ze wzrostem ciśnienia. W miarę zmniejszania się ciśnienia nad cieczą, ciecz wrze w coraz to niższej temperaturze. Gdy ciśnienie atmosferyczne jest normalne ( Pa) woda wrze w temperaturze 100 C. Zależność temperatury wrzenia wody od ciśnienia pokazuje tabelka. Przez ogrzewanie wody w kotłach hermetycznie zamkniętych powodujemy zbieranie się pary nad powierzchnią swobodną cieczy i wzrost ciśnienia. W ten sposób można doprowadzić wodę do wrzenia w temperaturach znacznie wyższych od 100 C. Ciśnienie Temperatura [kpa] wrzenia [oc] Wraz z przechodzeniem cząsteczek cieczy do pary zachodzi proces odwrotny. Cząsteczki pary, poruszające się bezładnie nad powierzchnią cieczy, powracają do cieczy ponownie. Przechodzenie cząsteczek pary do cieczy nazywamy skraplaniem. Zjawisko skraplania występuje nie tylko w obecności cieczy. Jeśli w pewnej objętości znajdzie się zbyt duża ilość pary, wówczas cząsteczki zbliżają się do siebie i wskutek działania sił międzycząsteczkowych tworzą najpierw bardzo małe, a potem coraz większe krople cieczy, w ten sposób para staje się znowu cieczą. Skraplanie zachodzi w każdej temperaturze. Proces skraplania można przyspieszyć przez ochłodzenie pary. Podczas skraplania para zwraca taką samą ilość energii, jaką pobrała w czasie parowania. Zad. 36 Podczas wycieczki w górach uczniowie postanowili ugotować pod namiotem makaron na kuchence turystycznej. Wrzucili makaron do wrzącej wody i utrzymywali stan wrzenia, ale nie mogli się doczekać, kiedy makaron będzie miękki. Gotowanie trwało o wiele dłużej, niż napisano na opakowaniu. Wcześniej nad morzem nie mieli tego problemu. Przyczyną było to, że A. w namiocie było chłodno i garnek tracił w jednostce czasu dużo więcej energii, niż to się dzieje podczas gotowania w ciepłej kuchni, B. w górach ciśnienie atmosferyczne jest niższe, niż nad morzem, przez co paliwo gazowe jest znacznie mniej kaloryczne, C. w górach ciśnienie atmosferyczne jest niższe, niż nad morzem, przez co temperatura wrzącej wody jest niższa i dlatego mięknięcie makaronu trwa dłużej, D. w górach ciśnienie atmosferyczne jest niższe, niż nad morzem, przez co temperatura wrzącej wody jest wyższa i dlatego mięknięcie makaronu trwa dłużej.