В вертикально расположенном цилиндре с площадью основания 1 дм2 под невесомым поршнем, скользящим без трения, находится воздух. При изобарном нагревании воздуха поршень поднялся на 20 см. Какую работу совершил воздух, если атмосферное давление равно 100 кПа?​

1. Изменяется ли (если да, то как?) внутренняя энергия тел в следующих случаях:(a) при трении корпуса движущегося самолёта о воздухb) при обработке заготовки на токарном станкеc) при соприкосновении холодного воздуха с нагретым предметом
ответ: А

2. Объясните явления:a) Стеклянную палочку, накалённую с одного конца, можно держать в руке, а железный прут нельзя. Почему?b) Рабочие горячих цехов носят комбинезоны, покрытые блестящими металлическими чешуйками. Почему?c) Бумажный лист, поднесённый к свече сбоку, не загорается, а сверху – воспламеняется. Почему?С какими видами теплопередачи связаны данные явления?

а) Потому, что теплопроводность железа много выше чем у стекла.
b) Эти чешуйчатые комбинезоны отражают лучи тепла. 
с) Потому что из-за конвекции горячий воздух поднимается вверх ⇒ температура воздуха над свечой значительно выше, чем сбоку от неё.

3. Опишите превращения энергии в следующих случаях:a) Фонтан: вода поднимается и падаетb) Кипение воды: подпрыгивает крышка чайникаc) Спуск по канату: нагревание рук

а) под сильным давлением, вода выталкивается на поверхность с кинетической энергии преодолевая трене.
b) подпрыгивает из-за давления, с тепловой энергии.
с) При быстром спуске происходит преобразование энергии. Потенциальная и кинетическая энергия  переходит во внутреннюю энергию ладоней за счет работы силы трения.

4. Какое количество теплоты выделяется (см. таблицы в учебнике):
a) при сгорании 5 г спирта?
b) при охлаждении железной заготовки массой 2 тонны от 1520 0С до 20 0С?
c) при отвердевании 100 г жидкого олова?
d) при конденсации 50 г водяного пара?

а) Q=qmm=50gramm=0,05kgq=30МДж/кгQ=30000000Дж*0,05кг=1500000Дж=1500КДж.ответ: 1500 КДж
b) Дано:
    m=100g
    c=460Dg/ kg*C  
    Δt= -900C           
   
    Q-?
   Решение:
   Q=Cm*Δt
   m= 100g = 0.1kg
   Q= 460 Dg/ kg*C * 0.1kg * (-900C) = -41400Dg = -41.4kDg
   ответ: -41.4kDg
   с) Q = 0.1 × 25000 = 2500 Дж = 2,5 кДж
   d) Q1 = q * m = 2,26 * 10^6 * 0,2 = 452 кДж

5. Почему мокрая тряпочка всегда холоднее окружающего воздуха? В каком приборе используют данное явление?
ответ: Потому что вода с тряпки испаряется а когда происходит испарение то происходит охлаждение. Ну например при пожаре, нужно намочить тряпку и таким защититься от ядовитого газа.

6. Почему спирт испаряется быстрее, чем вода?
ответ: Потому что его малекулы более активны и из-за этого  он быстрее десоциируется с молекулами воздуха, и тем самым быстрее испаряется.

7. Какие по знаку заряды получает эбонитовая палочка и мех? Объясните, почему?
ответ: Эбонитовая палочка "-" (отрицательный заряд), мех "+" (положительный заряд)

8. Какими можно обнаружить электрическое поле?
ответ: По действию силы действующей со стороны поля на заряд, помещенный в данную точку поля.

№1

m=3 кг

Δt₁=t₂-t₁=0°C-(-20°C)=20° C

Δt₂=t₄-t₃=100°C-0°C=100° C

табличные значения

c(л)=2100 Дж/кг*С   (удельная теплоемкость льда)

c(в)=4200 Дж/кг*С   (удельная теплоемкость воды)

λ=3,4*10⁵ Дж/кг    (удельная теплота плавления льда)

r=2,3*10⁶ Дж/кг    (удельная теплота парообразования воды)

Когда плавят лед до пара, сначала идет нагревание льда до температура плавления льда t₂=0 C соответственно Q₁, потом затрачиваем энергию для расплавления льда до состояния воды Q₂, затем нагревания воды до температуры кипения t₄=100 C Q₃, в конце тратится энергия на парообразование

таким образом получаем формулу

Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄

Q=c(л)mΔt₁+λm+c(в)mΔt₂+rm

Q=m(c(л)Δt₁+λ+c(в)Δt₂+r)=3 кг×(2100 Дж/кг*С×20°С+3,4*10⁵ Дж/кг+

+4200 Дж/кг*С×100°С+2,3*10⁶ Дж/кг )=9,306*10⁶ Дж=9,306 МДж

№2

m=0.6 кг

Δt=t₂-t₁=80°С-20°С=60°С

η=0,1

табличные значения

с=2500 Дж/кг*С (удельная теплоемкость спирта)

r=0.9*10⁶ Дж/кг (удельная теплота парообразования спирта)

Q-?

КПД отношение полезной работы(энергии) к затраченной. В данном случае нагревание  и кипение спирта полезная работа, а необходимая величина затраченная энергия

η=(Q₁+Q₂)/Q

Q=(Q₁+Q₂)/η

Q=(cmΔt+rm)/η

Q=m(cΔt+r)/η=0.6 кг×(2500Дж/кг*С×60°С+0,9*10⁶Дж/кг)÷0,1=

=6,3*10⁶ Дж=6,3 МДж