Удельная теплоемкость свинца егэ физика - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Десятичные приставки

Наименование	Обозначение	Множитель
гига	Г	10⁹
мега	М	10⁶
кило	к	10³
деци	д	10^–1
санти	с	10^–2
милли	м	10^–3
микро	мк	10^–6
нано	н	10^–9
пико	п	10^–12

Физические постоянные (константы)

число π	π = 3,14
ускорение свободного падения	g = 10 м/с²
гравитационная постоянная	G = 6,7·10^–11 Н·м²/кг²
газовая постоянная	R = 8,31 Дж/(моль·К)
постоянная Больцмана	k = 1,38·10^–23 Дж/К
постоянная Авогадро	N_A= 6,02·10²³ 1/моль
скорость света в вакууме	с = 3·10⁸ м/с
коэффициент пропорциональности в законе Кулона	k = 1/(4πε₀) = 9·10⁹ Н·м²/Кл²
модуль заряд электрона	e = 1,6·10^-19 Кл
масса электрона	m_e = 9,1·10^{–31 кг}
масса протона	m_p = 1,67·10^{–27 кг}
постоянная Планка	h = 6,62·10^-34 Дж·с
радиус Солнца	6,96·10⁸ м
температура поверхности Солнца	T = 6000 K
радиус Земли	6370 км

Соотношение между различными единицами измерения

температура	0 К = –273 ⁰С
атомная единица массы	1 а.е.м. = 1,66·10^{–27 кг}
1 атомная единица массы эквивалентна	931,5 МэВ
1 электронвольт	1 эВ = 1,6·10^-19 Дж
1 астрономическая единица	1 а.е. ≈ 150 000 000 км
1 световой год	1 св. год ≈ 9,46·10¹⁵ м
1 парсек	1 пк ≈ 3,26 св. года

Масса частиц

электрона	9,1·10^–31кг ≈ 5,5·10^–4 а.е.м.
протона	1,673·10^–27 кг ≈ 1,007 а.е.м.
нейтрона	1,675·10^–27 кг ≈ 1,008 а.е.м.

Плотность

воды	1000 кг/м³
древесины (сосна)	400 кг/м³
керосина	800 кг/м³
подсолнечного масла	900 кг/м³
алюминия	2700 кг/м³
железа	7800 кг/м³
ртути	13 600 кг/м³

Удельная теплоёмкость

воды	4,2·10 ³ Дж/(кг·К)
льда	2,1·10 ³ Дж/(кг·К)
железа	460 Дж/(кг·К)
свинца	130 Дж/(кг·К)
алюминия	900 Дж/(кг·К)
меди	380 Дж/(кг·К)
чугуна	500 Дж/(кг·К)

Удельная теплота

парообразования воды	2,3·10 ⁶ Дж/кг
плавления свинца	2,5·10 ⁴ Дж/кг
плавления льда	3,3·10 ⁵ Дж/кг

Нормальные условия:

давление	10⁵ Па
температура	0⁰ C

Молярная маcса молекул

азота	28·10^–3 кг/моль
аргона	40·10^–3 кг/моль
водорода	2·10^–3 кг/моль
воздуха	29·10^–3 кг/моль
воды	18·10^–3 кг/моль
гелия	4·10^–3 кг/моль
кислорода	32·10^–3 кг/моль
лития	6·10^–3 кг/моль
неона	20·10^–3 кг/моль
углекислого газа	44·10^–3 кг/моль

Источник

Справочные данные из демоверсии, которые могут понадобиться вам при выполнении работы.

Десятичные приставки
Константы
Соотношения между различными единицами
Масса частиц
Астрономические величины
Плотность
Удельная теплоёмкость
Удельная теплота
Нормальные условия
Молярная маcса

→ sp-fizika.pdf
→ Другой справочник с формулами.
→ Основные формулы по физике.
→ 180 формул по физике на одном листе.

Источник

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

1. Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количеством теплоты.

Количеством теплоты называется изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы.

Количество теплоты обозначают буквой ( Q ). Так как количество теплоты является мерой изменения внутренней энергии, то его единицей является джоуль (1 Дж).

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

2. Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением: тело большей массы при охлаждении отдаёт большее количество теплоты. Эти тела сделаны из одного и того же вещества и нагреваются они или охлаждаются на одно и то же число градусов.

[ Qsim m ]

3. Если теперь нагревать 100 г воды от 30 до 60 °С, т.е. на 30 °С, а затем до 100 °С, т.е. на 70 °С, то в первом случае на нагревание уйдёт меньше времени, чем во втором, и, соответственно, на нагревание воды на 30 °С, будет затрачено меньшее количество теплоты, чем на нагревание воды на 70 °С. Таким образом, количество теплоты прямо пропорционально разности конечной ( (t_2,^circ C) ) и начальной ( (t_1,^circ C) ) температур: ( Qsim(t_2-t_1) ).

4. Если теперь в один сосуд налить 100 г воды, а в другой такой же сосуд налить немного воды и положить в неё такое металлическое тело, чтобы его масса и масса воды составляли 100 г, и нагревать сосуды на одинаковых плитках, то можно заметить, что в сосуде, в котором находится только вода, температура будет ниже, чем в том, в котором находятся вода и металлическое тело. Следовательно, чтобы температура содержимого в обоих сосудах была одинаковой нужно воде передать большее количество теплоты, чем воде и металлическому телу. Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит от рода вещества, из которого это тело сделано.

5. Зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К), называется удельной теплоёмкостью вещества.

Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой ( c ). Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Удельная теплоёмкость свинца 140 Дж/кг °С. Это значит, что для нагревания 1 кг свинца на 1 °С необходимо затратить количество теплоты 140 Дж. Такое же количество теплоты выделится при остывании 1 кг воды на 1 °С.

Поскольку количество теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты ( Q ), необходимое для нагревания тела массой ( m ) от температуры ( (t_1,^circ C) ) до температуры ( (t_2,^circ C) ), равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

[ Q=cm(t_2{}^circ-t_1{}^circ) ]

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

6. Пример решения задачи. В стакан, содержащий 200 г воды при температуре 80 °С, налили 100 г воды при температуре 20 °С. После чего в сосуде установилась температура 60 °С. Какое количество теплоты получила холодная вода и отдала горячая вода?

При решении задачи необходимо выполнять следующую последовательность действий:

записать кратко условие задачи;
перевести значения величин в СИ;
проанализировать задачу, установить, какие тела участвуют в теплообмене, какие тела отдают энергию, а какие получают;
решить задачу в общем виде;
выполнить вычисления;
проанализировать полученный ответ.

1. Условие задачи.

Дано:
( m_1 ) = 200 г
( m_2 ) = 100 г
( t_1 ) = 80 °С
( t_2 ) = 20 °С
( t ) = 60 °С
______________

( Q_1 ) — ? ( Q_2 ) — ?
( c_1 ) = 4200 Дж/кг · °С

2. СИ: ( m_1 ) = 0,2 кг; ( m_2 ) = 0,1 кг.

3. Анализ задачи. В задаче описан процесс теплообмена между горячей и холодной водой. Горячая вода отдаёт количество теплоты ( Q_1 ) и охлаждается от температуры ( t_1 ) до температуры ( t ). Холодная вода получает количество теплоты ( Q_2 ) и нагревается от температуры ( t_2 ) до температуры ( t ).

4. Решение задачи в общем виде. Количество теплоты, отданное горячей водой, вычисляется по формуле: ( Q_1=c_1m_1(t_1-t) ).

Количество теплоты, полученное холодной водой, вычисляется по формуле: ( Q_2=c_2m_2(t-t_2) ).

5. Вычисления.
( Q_1 ) = 4200 Дж/кг · °С · 0,2 кг · 20 °С = 16800 Дж
( Q_2 ) = 4200 Дж/кг · °С · 0,1 кг · 40 °С = 16800 Дж

6. В ответе получено, что количество теплоты, отданное горячей водой, равно количеству теплоты, полученному холодной водой. При этом рассматривалась идеализированная ситуация и не учитывалось, что некоторое количество теплоты пошло на нагревание стакана, в котором находилась вода, и окружающего воздуха. В действительности же количество теплоты, отданное горячей водой, больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой.

Содержание

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
- Часть 1
- Часть 2
Ответы

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Удельная теплоёмкость серебра 250 Дж/(кг · °С). Что это означает?

1) при остывании 1 кг серебра на 250 °С выделяется количество теплоты 1 Дж
2) при остывании 250 кг серебра на 1 °С выделяется количество теплоты 1 Дж
3) при остывании 250 кг серебра на 1 °С поглощается количество теплоты 1 Дж
4) при остывании 1 кг серебра на 1 °С выделяется количество теплоты 250 Дж

2. Удельная теплоёмкость цинка 400 Дж/(кг · °С). Это означает, что

1) при нагревании 1 кг цинка на 400 °С его внутренняя энергия увеличивается на 1 Дж
2) при нагревании 400 кг цинка на 1 °С его внутренняя энергия увеличивается на 1 Дж
3) для нагревания 400 кг цинка на 1 °С его необходимо затратить 1 Дж энергии
4) при нагревании 1 кг цинка на 1 °С его внутренняя энергия увеличивается на 400 Дж

3. При передаче твёрдому телу массой ( m ) количества теплоты ( Q ) температура тела повысилась на ( Delta t^circ ). Какое из приведённых ниже выражений определяет удельную теплоёмкость вещества этого тела?

1) ( frac{mDelta t^circ}{Q} )
2) ( frac{Q}{mDelta t^circ} )
3) ( frac{Q}{Delta t^circ} )
4) ( QmDelta t^circ )

4. На рисунке приведён график зависимости количества теплоты, необходимого для нагревания двух тел (1 и 2) одинаковой массы, от температуры. Сравните значения удельной теплоёмкости (( c_1 ) и ( c_2 )) веществ, из которых сделаны эти тела.

1) ( c_1=c_2 )
2) ( c_1>c_2 )
3) ( c_1<c_2 )
4) ответ зависит от значения массы тел

5. На диаграмме представлены значения количества теплоты, переданного двум телам равной массы при изменении их температуры на одно и то же число градусов. Какое соотношение для удельных теплоёмкостей веществ, из которых изготовлены тела, является верным?

1) ( c_1=c_2 )
2) ( c_1=3c_2 )
3) ( c_2=3c_1 )
4) ( c_2=2c_1 )

6. На рисунке представлен график зависимости температуры твёрдого тела от отданного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела?

1) 500 Дж/(кг · °С)
2) 250 Дж/(кг · °С)
3) 125 Дж/(кг · °С)
4) 100 Дж/(кг · °С)

7. При нагревании кристаллического вещества массой 100 г измеряли температуру вещества и количество теплоты, сообщённое веществу. Данные измерений представили в виде таблицы. Считая, что потерями энергии можно пренебречь, определите удельную теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии.

1) 192 Дж/(кг · °С)
2) 240 Дж/(кг · °С)
3) 576 Дж/(кг · °С)
4) 480 Дж/(кг · °С)

8. Чтобы нагреть 192 г молибдена на 1 К, нужно передать ему количество теплоты 48 Дж. Чему равна удельная теплоёмкость этого вещества?

1) 250 Дж/(кг · К)
2) 24 Дж/(кг · К)
3) 4·10^-3 Дж/(кг · К)
4) 0,92 Дж/(кг · К)

9. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 100 г свинца от 27 до 47 °С?

1) 390 Дж
2) 26 кДж
3) 260 Дж
4) 390 кДж

10. На нагревание кирпича от 20 до 85 °С затрачено такое же количество теплоты, как для нагревания воды такой же массы на 13 °С. Удельная теплоёмкость кирпича равна

1) 840 Дж/(кг · К)
2) 21000 Дж/(кг · К)
3) 2100 Дж/(кг · К)
4) 1680 Дж/(кг · К)

11. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Количество теплоты, которое тело получает при повышении его температуры на некоторое число градусов, равно количеству теплоты, которое это тело отдаёт при понижении его температуры на такое же число градусов.
2) При охлаждении вещества его внутренняя энергия увеличивается.
3) Количество теплоты, которое вещество получает при нагревании, идёт главным образом на увеличение кинетической энергии его молекул.
4) Количество теплоты, которое вещество получает при нагревании, идёт главным образом на увеличение потенциальной энергии взаимодействия его молекул
5) Внутреннюю энергию тела можно изменить, только сообщив ему некоторое количество теплоты

12. В таблице представлены результаты измерений массы ( m ), изменения температуры ( Delta t ) и количества теплоты ( Q ), выделяющегося при охлаждении цилиндров, изготовленных из меди или алюминия.

Какие утверждения соответствуют результатам проведённого эксперимента? Из предложенного перечня выберите два правильных. Укажите их номера. На основании проведенных измерений можно утверждать, что количество теплоты, выделяющееся при охлаждении,

1) зависит от вещества, из которого изготовлен цилиндр.
2) не зависит от вещества, из которого изготовлен цилиндр.
3) увеличивается при увеличении массы цилиндра.
4) увеличивается при увеличении разности температур.
5) удельная теплоёмкость алюминия в 4 раза больше, чем удельная теплоёмкость олова.

Часть 2

C1.Твёрдое тело массой 2 кг помещают в печь мощностью 2 кВт и начинают нагревать. На рисунке изображена зависимость температуры ( t ) этого тела от времени нагревания ( tau ). Чему равна удельная теплоёмкость вещества?

1) 400 Дж/(кг · °С)
2) 200 Дж/(кг · °С)
3) 40 Дж/(кг · °С)
4) 20 Дж/(кг · °С)

Ответы

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

3.1 (62.86%) 63 votes

Источник

Внутренняя энергия, теплоемкость и количество теплоты.

1. Имеются два кубика одинаковой массы, сделанные из разных материалов, причем удельная теплоемкость вещества первого кубика больше удельной теплоемкости вещества второго кубика. Первоначальная температура кубиков одинаковая. Если сообщить кубикам одинаковое количество теплоты, то можно утверждать:

1) кубики нагреются до одинаковой температуры

2) первый кубик нагреется до более высокой температуры

3) второй кубик нагреется до более высокой температуры

4) сравнить температуры кубиков можно, только зная их массы.

Удельная теплоемкость — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу. Поэтому, если массы кубиков равны, то первому, чтобы нагреть его на 1 градус, нужно передать большее количество тепла. При раных количествах тепла, передаваемых кубикам, первый нагреется меньше, чем второй.

Ответ: 3.

2. Имеются два кубика одинаковой массы, сделанные из разных материалов, причем удельная теплоемкость вещества первого кубика больше удельной теплоемкости вещества второго кубика. Первоначальная температура кубиков одинаковая. Если сообщать кубикам одинаковое количество теплоты в единицу времени, нагревая их до одинаковой температуры, то можно утверждать:

1) кубики нагреются одинаково быстро

2) первый кубик нагреется быстрее

3) второй кубик нагреется быстрее

4) сравнить времена нагрева кубиков нельзя.

Второму кубику нужно меньше тепла, чтобы нагреться на 1 градус, поэтому он нагреется быстрее.

Ответ: 3.

3. Четыре шарика 1, 2, 3 и 4 одинаковой массы, сделанные из различных материалов, находятся в твёрдом состоянии. Шарики нагревают в одной и той же печи. На рисунке приведены графики зависимостей температуры t шариков от времени τ. Наибольшей удельной теплоёмкостью обладает шарик

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

Наибольшая теплоемкость у того шарика, которому понадобится большее количество теплоты, чтобы нагреться на 1 градус, или большее время. Поэтому наибольшей теплоемкостью обладает шарик с самой пологой характеристикой, а это шарик 1.

Ответ: 1.

4. Твёрдое тело остывает. На рисунке представлен график зависимости температуры тела от отданного им количества теплоты. Удельная теплоёмкость тела 500 Дж/(кг*К). Чему равна масса тела?

1) 1 кг
2) 2 кг
3) 3 кг
4) 4 кг

Тело остыло на 60 градусов, при этом отдало 60 килоджоулей теплоты, тогда при остывании на 1 градус оно отдает 1 килоджоуль, или 1000 Дж. Так как удельная теплоемкость — это количество теплоты, которое отдает тело массой 1 кг при остывании на 1 градус, и 1 кг отдает 500 Дж, то масса тела 2 кг.

Ответ: 2.

5. На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом. На каком из участков внутренняя энергия газа увеличивалась? Количество вещества газа постоянно.

1) CD
2) DA
3) АВ
4) ВС

Внутренняя энергия зависит от температуры, и зависит прямо пропорционально. Поэтому она увеличивается с увеличением температуры. Единственный участок, где температура увеличивается — это ВС.

Ответ: 4.

6. При изотермическом увеличении давления одного моля идеального одноатомного газа, его внутренняя энергия

1) увеличивается
2) уменьшается
3) увеличивается или уменьшается в зависимости от исходного объема
4) не изменяется

Внутренняя энергия зависит только от температуры, поэтому, поскольку при изотермическом процессе температура не меняется, то изменения внутренней энергии не происходит.

Ответ: 4.

7. На рисунке приведен график зависимости температуры твердого тела от отданного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Какова удельная теплоемкость вещества этого тела?

1) 0,125 Дж/кг*К
2) 0,25 Дж/кг*К
3) 500 Дж/кг*К
4) 4000 Дж/кг*К

Итак, тело охладилось на 100 градусов, и при этом отдало 200 кДж теплоты. Тогда при охлаждении на 1 градус оно отдаст 2 кДж. Тело весит 4 кг, тогда каждый килограмм отдаст 2/4=0,5 кДж, или 500 Дж.

Ответ: 3.

8. Температура медного образца массой 100 г повысилась с 20 градусов цельсия до 60 градусов. Какое количество теплоты получил образец?

1) 760 Дж
2) 1 520 Дж
3) 3 040 Дж
4) 2 280 Дж

9. При каком процессе остается неизменной внутренняя энергия 1 моль идеального газа?

1) при изобарном сжатии
2) при изохорном охлаждении
3) при адиабатном расширении
4) при изотермическом расширении

Внутренняя энергия неизменна при неизменной температуре, так как зависит только от нее. Поэтому при любом изотермическом процессе, когда температура неизменна, внутренняя энергия не меняется.
Ответ: 4.

10. Идеальный газ получил количество теплоты 300 Дж и совершил работу 100 Дж. При этом внутренняя энергия газа

1) увеличилась на 400 Дж
2) увеличилась на 200 Дж
3) уменьшилась на 200 Дж
4) уменьшилась на 400 Дж

По первому началу термодинамики полученное количество теплоты расходуется на совершение работы и увеличение внутренней энергии. Поскольку газ получил 300 Дж, а «отработал» только 100, значит, 200 «положил в карман» — то есть на 200 Дж его внутренняя энергия увеличилась.

Ответ: 2.

11. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 100 г свинца от 300 К до 320 К?

1) 390 Дж
2) 26 кДж
3) 260 Дж
4) 390 кДж

Будем нагревать свинец на . Массу свинца переведем в килограммы: 0,1 кг. Удельную теплоемкость свинца определим по таблице: с=130 Дж/(кг*К). Осталось определить количество теплоты: Дж.

Ответ: 3.

12. При переходе из состояния 1 в состояние 3 внутренняя энергия идеального одноатомного газа изменяется на

1) 3 кДж
2) 4 кДж
3) 6 кДж
4) 9 кДж

Чтобы узнать изменение внутренней энергии, нужно рассмотреть процессы, происходящие с газом. На участке 1-2 происходит изобарное нагревание газа, в этом процессе происходит и изменение внутренней энергии газа, и вдобавок газ совершает работу против внешних сил:

$Q_1={Delta}U_1+A_1$

${Delta}U_1={3/2}{nu}R{Delta}T_1$ , и $p_1(V_2-V_1)={nu}R{Delta}T_1$ . Тогда:

${3/2}{nu}R{Delta}T_1={3/2}p_1(V_2-V_1)={Delta}U_1$ .

Нас интересует внутренняя энергия, поэтому работу можем и не считать.

Теперь участок 2-3 — это изохора. Значит, работа газом здесь не совершается, и все переданное ему тепло идет на увеличение внутренней энергии:

${Delta}U_2={3/2}{nu}R{Delta}T_2={3/2}V_2(p_2-p_1)$ .

Складываем изменения внутренней энергии: ${Delta}U_1+{Delta}U_2={3/2}p_1(V_2-V_1)+{3/2}V_2(p_2-p_1)$ .

Считаем, что у нас получится в цифрах:

${Delta}U_1+{Delta}U_2={3/2}10^5(0,04-0,02)+{3/2}*0,04(2*10^5-10^5)=3*10^3+6*10^3=9*10^3$ Дж

Переходим к килоджоуэлям: 9 кДж

Ответ: 4.

13. При переходе из состояния 1 в состояние 2 внутренняя энергия газа изменяется на: 1) 3 кДж

2) 4 кДж

3) 6 кДж

4) 0 кДж

Здесь мы имеем изотермический процесс. В этом, однако, необходимо убедиться: . А при отсутствии изменения температуры внутренняя энергия неизменна.

Ответ:4.

Источник

Взрослым: Skillbox, Хекслет, Eduson, XYZ, GB, Яндекс, Otus, SkillFactory.
8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Справочные материалы ЕГЭ по физике 2022-2023

Десятичные приставки

Наименование — Обозначение — Множитель

гига — Г — 10⁹
мега — М — 10⁶
кило — к — 10³
гекто — г — 10²
деци — д — 10^–1
санти — с — 10^–2
милли — м — 10^–3
микро — мк — 10^–6
нано — н — 10^–9
пико — п — 10^–12

Физические постоянные (константы)

число π: π = 3,14
ускорение свободного падения: g = 10 м/с²
гравитационная постоянная: G = 6,7·10^–11 Н·м²/кг²
универсальная газовая постоянная: R = 8,31 Дж/(моль·К)
постоянная Больцмана: k = 1,38·10^–23 Дж/К
постоянная Авогадро: NA = 6·10²³ 1/моль
скорость света в вакууме: с = 3·10⁸ м/с
коэффициент пропорциональности в законе Кулона: k = 1/(4πε₀) = 9·10⁹ Н·м²/Кл²
модуль заряд электрона (элементарный электрический заряд): e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл
постоянная Планка: h = 6,6·10^-34 Дж·с

Соотношение между различными единицами измерения

температура: 0 К = –273 ⁰С
атомная единица массы: 1 а.е.м. = 1,66·10^–27 кг
1 атомная единица массы эквивалентна: 931,5 МэВ
1 электронвольт: 1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж

Масса частиц

электрона — 9,1·10^–31 кг ≈ 5,5·10^–4 а.е.м.
протона — 1,673·10^–27 кг ≈ 1,007 а.е.м.
нейтрона — 1,675·10^–27 кг ≈ 1,008 а.е.м.

Плотность

воды — 1000 кг/м³
древесины (сосна) — 400 кг/м³
керосина — 800 кг/м³
подсолнечного масла — 900 кг/м³
алюминия — 2700 кг/м³
железа — 7800 кг/м³
ртути — 13 600 кг/м³

Удельная теплоёмкость

воды — 4,2·10³ Дж/(кг·К)
льда — 2,1·10³ Дж/(кг·К)
железа — 460 Дж/(кг·К)
свинца — 130 Дж/(кг·К)
алюминия — 900 Дж/(кг·К)
меди — 380 Дж/(кг·К)
чугуна — 500 Дж/(кг·К)

Удельная теплота

парообразования воды — 2,3·10⁶ Дж/кг
плавления свинца — 2,5·10⁴ Дж/кг
плавления льда — 3,3·10⁵ Дж/кг

Нормальные условия

давление: 10⁵ Па
температура: 0 °С

Молярная масса молекул

азота: 28·10^–3 кг/моль
аргона: 40·10^–3 кг/моль
водорода: 2·10^–3 кг/моль
воздуха: 29·10^–3 кг/моль
воды: 18·10^–3 кг/моль
гелия: 4·10^–3 кг/моль
кислорода: 32·10^–3 кг/моль
лития: 6·10^–3 кг/моль
неона: 20·10^–3 кг/моль
углекислого газа: 44·10^–3 кг/моль

Взрослым: Skillbox, Хекслет, Eduson, XYZ, GB, Яндекс, Otus, SkillFactory.
8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Источник

В таблице приведены физические свойства свинца: плотность свинца d, удельная теплоемкость C_p, температуропроводность a, теплопроводность λ, удельное электрическое сопротивление ρ в зависимости от температуры (при отрицательных и положительных температурах — в интервале от -223 до 1000°С).

Плотность свинца зависит от температуры — при нагревании этого металла его плотность снижается. Уменьшение плотности свинца объясняется увеличением его объема при росте температуры. Плотность свинца равна 11340 кг/м³ при температуре 27°С. Это довольно высокая величина, сравнимая, например, с плотностью технеция Tc и тория Th.

Плотность свинца намного больше плотности таких металлов, как олово (7260 кг/м³), алюминий (2700 кг/м³), хром (7150 кг/м³) и других распространенных металлов. Однако свинец не самый тяжелый металл. Если, к примеру, положить кусочек свинца в чашку с ртутью или с расплавленным таллием Tl, то он будет плавать на их поверхности.

Свинец начинает плавиться при температуре 327,7°С. При переходе его в жидкое состояние плотность свинца снижается скачкообразно и при температуре 1000 К (727°С) плотность жидкого свинца составляет уже 10198 кг/м³.

Удельная теплоемкость свинца равна 127,5 Дж/(кг·град) при комнатной температуре и при нагревании его до температуры плавления — увеличивается. Например, удельная теплоемкость свинца при температуре 280°С составляет величину около 140 Дж/(кг·град). Теплоемкость свинца в жидком состоянии при нагревании, наоборот — уменьшается и при температуре более 1000 К также равна 140 Дж/(кг·град).

Теплофизические свойства свинца в зависимости от температуры

t, °С →	-223	-173	-73	27	127	227	327	327,7	527	727
d, кг/м³	—	11531	11435	11340	11245	11152	11059	10686	10430	10198
C_p, Дж/(кг·град)	103	116,8	123,2	127,5	132,8	137,6	142,1	146,4	143,3	140,1
λ, Вт/(м·град)	43,6	39,2	36,5	35,1	34,1	32,9	31,6	15,5	19,0	21,4
a·10⁶, м²/с	35,7	29,1	24,3	24,3	22,8	21,5	20,1	9,9	12,7	15,0
ρ·10⁸, Ом·м	2,88	6,35	13,64	21,35	29,84	38,33	47,93	93,6	102,9	112,2

Среди множества распространенных металлов свинец обладает относительно невысокой удельной теплоемкостью при комнатной температуре. Для примера, теплоемкость стали равна 440…550, чугуна — 370…550, меди — 385, никеля — 444 Дж/(кг·град). Следует отметить, что теплоемкость тяжелых металлов в общем случае не высока. Отмечается такая зависимость: чем плотнее металл, тем ниже его удельная теплоемкость.

Температуропроводность твердого свинца при его нагревании уменьшается, а жидкого — увеличивается. Теплопроводность свинца равна 35,1 Вт/(м·град) при комнатной температуре. Свинец при нормальной температуре имеет довольно низкую теплопроводность — почти в 7 раз меньше теплопроводности алюминия и в 11 раз ниже теплопроводности меди. Зависимость теплопроводности свинца от температуры следующая: при его нагревании до температуры плавления теплопроводность свинца уменьшается, а теплопроводность жидкого свинца при повышении температуры — растет.

Источник:
В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.

Источник

10. Реальные газы. Тепловые явления

1. Вспоминай формулы по каждой теме

2. Решай новые задачи каждый день

3. Вдумчиво разбирай решения

Какое количество теплоты необходимо для нагревания (m=200) г свинца от (T_1=300) К до (T_2=340) К? Удельная теплоёмкость свинца 130 Дж/(кг(cdot)К). (Ответ дайте в джоулях.)

При нагреваниии: [Q=cmDelta T,] где (Delta T) — изменение температуры. [Q=0,2text{ кг}cdot130text{ Дж/(кг$cdot$К) }cdot(340text{ К} -300text{ К})=1040text{ Дж}]

Ответ: 1040

На рисунке показана зависимость температуры (T) от выделенной теплоты (Q) для 0,4 кг вещества, первоначально бывшего жидкостью. Найдите удельную теплоту плавления вещества. Ответ дайте в кДж/кг.

Во время плавления/кристализации температура вещества не изменяется. На графике такой участок один: от (Q_{1} = 5) кДж до (Q_{2} = 15) кДж. Следовательно, всего за процесс кристализации вещества выделилось количество теплоты: [Q = Q_{2} — Q_{1} = 15 text{ кДж} — 5 text{ кДж} = 10 text{ кДж}].

По формуле количества теплоты плавления (кристализации) вещества: [Q = lambda m] [lambda = dfrac{Q}{m} = dfrac{10 text{ кДж}}{0,4 text{ кг}} = 25 text{ кДж/кг}]

Ответ: 25

Через какое время после включения закипит вода в электрическом чайнике мощностью ( P =1200) Вт? Масса воды (m= 4) кг, ее начальная температура (t_0 = 20^{circ})C, КПД чайника (eta=50%). (Ответ дайте в секундах.)

КПД находится по формуле: [eta=frac{A_{text{пол}}}{A_{text{зат}}}]
Полезная работа (A_{text{пол}}) — работа на нагревание воды: [A_{text{пол}}=Q=cmDelta T,] где (c) — удельная теплоемкость воды.
Работа, затрачиваемая (A_{text{зат}}) — работа электрического тока: [A_{text{зат}}=Pt,] где (t) — время работы чайника. [eta=frac{cmDelta T}{Pt}] Выразим время работы чайника: [t=dfrac{cmDelta T}{eta P}] [t =dfrac{4200text{ Дж}/(text{кг}cdottext{К})cdot4text{ кг}cdot(100^circtext{С} -20^circtext{С})}{0,5cdot1200text{ Вт}}=2240 text{ с}]

Ответ: 2240

Какое количество теплоты необходимо сообщить свинцовому кубику объёмом (V=50) см(^3) для его нагревания от начальной температуры (T = 300) К до температуры плавления, равной 601 К? Плотность свинца — 11340 кг/м(^3), удельная теплоемкость — (c=127,5) Дж/(кг(cdot)К). (Ответ дайте в Дж и округлите до целого числа.)

Количество теплоты, необходимое для нагревания свинца: [Q=cmDelta T =crho V (T_2-T_1)] С учетом того, что (m=rho V): [Q =crho V (T_2 — T_1)] [Q =127,5text{ кг/м$^3$}cdot11340text{ кг/м$^3$}cdot5cdot10^{-5}text{ м$^3$} cdot(601text{ К}-300text{ К}) approx 21760 text{ Дж}]

Ответ: 21760

В печь поместили некоторое количество алюминия. Диаграмма изменения температуры алюминия с течением времени показана на рисунке. Печь при постоянном нагреве передает алюминию количество теплоты, равное 1 кДж в минуту. Какое количество теплоты потребуется для плавления алюминия, уже нагретого до температуры его плавления? Ответ выразите в кДж.

Алюминий плавится в течении 15 минут (температура постоянна). Количество теплоты найдем по формуле: [Q=Pcdot t=1000text{ КДж/мин} cdot 15text{ мин}=15000text{ Дж}=15 text{ кДж}]

Ответ: 15

В резервуар налили 100 кг воды при температуре (12^{circ}C). Сколько воды (в кг) при температуре (98^{circ}C) нужно долить в резервуар, чтобы температура смеси была равна (20^{circ}C)? Теплоемкостью резервуара пренебречь. Ответ округлите до сотых.

Пусть (Q_{1}) — количество теплоты, полученное водой массой (m_{1})=100кг, а (Q_{2}) — количество теплоты, отданное водой искомой массы. Составим уравнение теплового баланса:

[Q_{1}= Q_{2}]

[cm_{1}Delta T_{1}=cm_{2}Delta T_{2}]

Пусть температура смеси равна (T_{0}). Тогда:

[m_{1}(T_{1}-T_{0})=m_{2}(T_{0}-T_{2})] [m_{2}=dfrac{m_{1}(T_{0}-T_{1})}{(T_{2}-T_{0})}=dfrac{100text{ кг}cdot (20^{circ}C-12^{circ}C)}{(98^{circ}C-20^{circ}C)}approx 10,26text{ кг}]

Ответ: 10,26

В калориметре смешали 10 кг воды при температуре (54^{circ}C) и 7 кг воды при температуре (17^{circ}C). Найдите температуру смеси (в (^{circ}C)). Теплоемкостью калориметра пренебречь. Ответ округлите до десятых.

Пусть (Q_{1}) — количество теплоты, отданное водой массой (m_{1})=10кг, а (Q_{2}) — количество теплоты, полученное водой массой (m_{2})=7 кг. Составим уравнение теплового баланса:

[Q_{1}= Q_{2}]

[cm_{1}Delta T_{1}=cm_{2}Delta T_{2}]

Пусть температура смеси равна (T_{0}). Тогда:

[m_{1}(T_{1}-T_{0})=m_{2}(T_{0}-T_{2})] [m_{1}T_{1}-m_{1}T_{0}=m_{2}T_{0}-m_{2}T_{2}] [T_{0}=dfrac{m_{1}T_{1}+m_{2}T_{2}}{m_{2}+m_{1}}=dfrac{10text{ кг} cdot 54^{circ}C + 7text{ кг} cdot 17^{circ}C }{10text{ кг} + 7text{ кг}}approx 38,8^{circ}C]

Ответ: 38,8

Курс Глицин. Любовь, друзья, спорт и подготовка к ЕГЭ

Источник