ФИПИ тапсырмаларының шешімдері ЕГЭ по физикаға: «Жылу процестері және машиналар» — жауаптарымен

Количество теплоты при плавлении олова

В котелок насыпали кусочки олова и поставили на электрическую плитку. В минуту плитка передаёт олову в среднем количество теплоты, равное 500 Дж. График изменения температуры олова с течением…

1. 1
   На графике плавлению соответствует горизонтальный участок, поскольку при плавлении температура олова постоянна. Его продолжительность составляет 4 минуты.
2. 2
   Количество теплоты, полученное оловом за время плавления, равно:$$Q = q_{\text{мин}} t$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Работа тепловой машины

Рабочее тело тепловой машины с КПД 10% за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 10 Дж. Какую работу машина совершает за цикл?

1. 1
   КПД тепловой машины определяется отношением работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя.$$\eta = \dfrac{A}{Q_1}$$
2. 2
   Выразим работу и подставим значения КПД и количества теплоты:$$A = \eta Q_1 = 0{,}10 \cdot 10\ \text{Дж} = 1\ \text{Дж}$$

Удельная теплота плавления

На рисунке показан график изменения температуры вещества $t$ по мере поглощения им количества теплоты $Q$. Масса вещества равна $2\ \text{кг}$. Первоначально вещество было в твёрдом состоянии…

1. 1
   Плавлению соответствует горизонтальный участок графика: температура постоянна при увеличении количества теплоты от $4 \cdot 10^5\ \text{Дж}$ до $8 \cdot 10^5\ \text{Дж}$.$$Q_\text{пл} = (8 - 4) \cdot 10^5 = 4 \cdot 10^5\ \text{Дж}$$
2. 2
   Удельная теплота плавления равна отношению количества теплоты, затраченного на плавление, к массе вещества.$$\lambda = \frac{Q_\text{пл}}{m} = \frac{4 \cdot 10^5}{2} = 2 \cdot 10^5\ \text{Дж/кг}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Плавление льда при нуле

Какую массу льда, находящегося при $0\,^\circ\mathrm{C}$, можно превратить в воду, если льду сообщить количество теплоты $0{,}33 \times 10^5\ \mathrm{Дж}$?

1. 1
   Лёд находится при температуре плавления, поэтому всё сообщённое тепло расходуется на плавление.$$Q = \lambda m$$
2. 2
   Используем удельную теплоту плавления льда $\lambda = 3{,}3 \times 10^5\ \mathrm{Дж/кг}$ и выразим массу.$$m = \dfrac{Q}{\lambda} = \dfrac{0{,}33 \times 10^5}{3{,}3 \times 10^5} = 0{,}1\ \mathrm{кг}$$

Удельная теплота плавления

На рисунке показан график зависимости температуры вещества в процессе теплообмена с окружающей средой от отдаваемого им количества теплоты. Масса вещества равна $0{,}5$ кг. Первоначально вещество…

1. 1
   При кристаллизации температура вещества постоянна, поэтому на графике этому процессу соответствует горизонтальный участок.
2. 2
   Удельную теплоту плавления находят по количеству теплоты, выделившемуся на этом участке: $\lambda = \dfrac{Q}{m}$.$$\lambda = \dfrac{Q}{0{,}5}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Удельная теплота парообразования

На рисунке показан график изменения температуры вещества по мере поглощения им количества теплоты. Вещество находится в сосуде под поршнем. Масса вещества равна $0{,}5\ \text{кг}$. Первоначально…

1. 1
   Парообразование происходит на горизонтальном участке графика, где температура вещества не изменяется.
2. 2
   По графику количество теплоты, поглощённое при парообразовании, равно разности значений на концах горизонтального участка:$$Q = (2{,}0 - 0{,}5) \cdot 10^4 = 1{,}5 \cdot 10^4\ \text{Дж}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

КПД тепловой машины

Рабочее тело тепловой машины за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 Дж, и отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 20 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?

1. 1
   Полезная работа тепловой машины за цикл равна разности количеств теплоты, полученных от нагревателя и отданных холодильнику.$$A = Q_1 - Q_2 = 50 - 20 = 30\ \text{Дж}$$
2. 2
   Вычислим КПД тепловой машины.$$\eta = \dfrac{A}{Q_1} \cdot 100\% = \dfrac{30}{50} \cdot 100\% = 60\%$$

Удельная теплота плавления

На рисунке показан график зависимости температуры вещества от отданного им количества теплоты в процессе теплообмена с окружающей средой. Масса вещества равна $1{,}5$ кг. Первоначально вещество было…

1. 1
   На горизонтальном участке температура вещества не изменяется, хотя оно отдаёт теплоту. Это соответствует кристаллизации вещества.
2. 2
   Количество теплоты, отданное при кристаллизации, равно разности значений по оси $Q$ на концах горизонтального участка.$$\Delta Q=(8-2)\cdot10^5=6\cdot10^5\ \text{Дж}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

КПД тепловой машины

Рабочее тело тепловой машины с КПД 50% за цикл работы отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 50 Дж. Какое количество теплоты рабочее тело получает за цикл от нагревателя?

1. 1
   КПД тепловой машины определяется отношением работы за цикл к количеству теплоты, полученному от нагревателя:$$\eta = \dfrac{Q_1 - Q_2}{Q_1}$$
2. 2
   Подставим значения КПД и теплоты, отданной холодильнику:$$0{,}5 = \dfrac{Q_1 - 50}{Q_1}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

КПД тепловой машины

Рабочее тело тепловой машины за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 64 Дж, и совершает работу, равную 16 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?

1. 1
   КПД тепловой машины равен отношению работы, совершённой рабочим телом, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.$$\eta = \dfrac{A}{Q_\text{н}}$$
2. 2
   Подставим данные тапсырма и выразим КПД в процентах.$$\eta = \dfrac{16}{64} \cdot 100\% = 25\%$$

Удельная теплота парообразования

На рисунке показан график изменения температуры $t$ вещества по мере поглощения им количества теплоты $Q$. Масса вещества — $0{,}4$ кг. Первоначально вещество было в жидком состоянии. Какова…

1. 1
   Горизонтальный участок графика соответствует парообразованию: температура вещества не изменяется, а теплота расходуется на фазовый переход.$$Q_{\text{парообраз}} = (4 - 1) \cdot 10^5 = 3 \cdot 10^5\ \text{Дж}$$
2. 2
   Удельная теплота парообразования определяется из формулы $Q = Lm$.$$L = \dfrac{Q}{m} = \dfrac{3 \cdot 10^5}{0{,}4} = 7{,}5 \cdot 10^5\ \text{Дж/кг}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

КПД тепловой машины

Тепловая машина за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 кДж, и совершает работу 20 кДж. Чему равен КПД тепловой машины?

1. 1
   КПД тепловой машины определяется отношением работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя.$$\eta = \frac{A}{Q_1}$$
2. 2
   Подставим значения работы и полученной теплоты:$$\eta = \frac{20\ \text{кДж}}{50\ \text{кДж}} = 0{,}4$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

КПД тепловой машины

Рабочее тело тепловой машины за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 100 Дж, и совершает работу 60 Дж. Каков КПД тепловой машины?

1. 1
   КПД тепловой машины определяется отношением работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя.$$\eta = \dfrac{A}{Q_\text{н}}$$
2. 2
   Подставим значения из условия и переведём результат в проценты.$$\eta = \dfrac{60\ \text{Дж}}{100\ \text{Дж}} = 0{,}6 = 60\%$$

Работа тепловой машины

Рабочее тело идеальной тепловой машины с КПД, равным $0{,}25$, за цикл своей работы получает от нагревателя количество теплоты, равное $8$ Дж. Какова работа, совершаемая за цикл этой машиной?

1. 1
   КПД тепловой машины равен отношению работы за цикл к количеству теплоты, полученному от нагревателя.$$\eta = \dfrac{A}{Q_\text{н}}$$
2. 2
   Выразим работу и подставим значения.$$A = \eta Q_\text{н} = 0{,}25 \cdot 8 = 2\ \text{Дж}$$

Удельная теплота плавления металла

Брусок из неизвестного металла массой $m = 2\ \text{кг}$ поместили в печь и стали его нагревать. На рисунке приведён график зависимости температуры металла $t$ от переданного ему количества теплоты…

1. 1
   Плавлению соответствует горизонтальный участок графика: температура постоянна при увеличении количества теплоты от $Q_1 = 1 \cdot 10^5\ \text{Дж}$ до $Q_2 = 6 \cdot 10^5\ \text{Дж}$.$$\Delta Q = Q_2 - Q_1 = (6 - 1) \cdot 10^5 = 5 \cdot 10^5\ \text{Дж}$$
2. 2
   Используем формулу количества теплоты, необходимого для плавления.$$\lambda = \frac{\Delta Q}{m} = \frac{5 \cdot 10^5}{2} = 2{,}5 \cdot 10^5\ \text{Дж/кг} = 250\ \text{кДж/кг}$$

Тепловая машина и КПД

Рабочее тело тепловой машины с КПД 40% за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 Дж. Какое количество теплоты рабочее тело отдаёт за цикл холодильнику?

1. 1
   КПД тепловой машины равен отношению полезной работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя:$$\eta = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}$$
2. 2
   Выразим количество теплоты, отданное холодильнику:$$Q_2 = Q_1(1 - \eta)$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Работа теплового двигателя

Тепловой двигатель с КПД, равным 30%, за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 100 кДж. Какую работу совершает двигатель за цикл?

1. 1
   КПД теплового двигателя равен отношению совершённой работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя.$$\eta = \dfrac{A}{Q_1}$$
2. 2
   Выразим работу двигателя через КПД и количество теплоты:$$A = \eta Q_1$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

КПД тепловой машины

Тепловая машина за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 кДж, и совершает работу 15 кДж. Чему равен КПД тепловой машины?

1. 1
   КПД тепловой машины определяется отношением работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя.$$\eta = \dfrac{A}{Q_1}$$
2. 2
   Подставим известные значения и выразим КПД в процентах.$$\eta = \dfrac{15}{50} \cdot 100\% = 30\%$$

КПД тепловой машины

Рабочее тело идеальной тепловой машины за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 100 Дж, и отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 60 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?

1. 1
   Полезная работа тепловой машины за цикл равна количеству теплоты, полученному от нагревателя, за вычетом количества теплоты, отданного холодильнику.$$A = Q_1 - Q_2 = 100 - 60 = 40\ \text{Дж}$$
2. 2
   Рассчитаем КПД тепловой машины.$$\eta = \dfrac{A}{Q_1} \cdot 100\% = \dfrac{40}{100} \cdot 100\% = 40\%$$

Удельная теплота парообразования

Вещество массой $0{,}5$ кг находится в сосуде под поршнем. На графике показано изменение температуры $t$ вещества по мере поглощения им теплоты $Q$. Первоначально вещество было в жидком состоянии…

1. 1
   Горизонтальный участок графика соответствует кипению вещества. На этом участке температура постоянна, а теплота расходуется на парообразование.$$Q = Lm$$
2. 2
   По графику теплота, затраченная на парообразование, равна разности значений теплоты в конце и начале горизонтального участка:$$\Delta Q = (2{,}0 - 0{,}5) \cdot 10^5 = 1{,}5 \cdot 10^5\ \text{Дж}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде