Решения заданий ФИПИ ОГЭ по физике: «Тепловые процессы и машины» — с ответами

Измерение температуры термометром

Температуру больного измеряют с помощью медицинского термометра, представленного на рисунке. Запишите результат измерения, учитывая, что погрешность измерения равна цене деления термометра.

1. 1
   По шкале термометра определяем показание: столбик соответствует температуре $39{,}3\ ^\circ\mathrm{C}$.$$t = 39{,}3\ ^\circ\mathrm{C}$$
2. 2
   Между соседними отметками в один градус находится десять малых делений, поэтому цена деления равна $0{,}1\ ^\circ\mathrm{C}$.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Показание шкалы термометра

Запишите результат измерения температуры с помощью термометра, изображённого на рисунке, с учётом абсолютной погрешности измерения температуры, которая равна цене деления шкалы прибора.

1. 1
   Используем шкалу, размеченную в градусах Цельсия. Стрелка показывает температуру $10\ ^\circ\mathrm{C}$.$$t = 10\ ^\circ\mathrm{C}$$
2. 2
   Абсолютная погрешность равна цене деления шкалы. Между соседними десятиградусными отметками расположено десять малых делений, поэтому цена деления равна $1\ ^\circ\mathrm{C}$.$$\Delta t = 1\ ^\circ\mathrm{C}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Скорость испарения жидкости

В два одинаковых цилиндрических сосуда налили равное количество воды и эфира, находящихся при комнатной температуре. В результате наблюдений было отмечено, что эфир испарился в несколько раз…

1. 1
   Вода уменьшала свой объём при комнатной температуре, следовательно, испарение воды возможно при этой температуре.
2. 2
   Сосуды были одинаковыми, количество жидкостей было равным, а температура одинаковой. При этом эфир испарился быстрее воды, значит, скорость испарения зависит от рода жидкости.

Нагревание и плавление веществ

Два вещества одинаковой массы, первоначально находившиеся в твёрдом состоянии при температуре $20\,^{\circ}\mathrm{C}$, равномерно нагревают на плитках одинаковой мощности в сосудах с пренебрежимо…

1. 1
   На графике нагревания участок плавления соответствует постоянной температуре. Для второго вещества температура равна $100\,^{\circ}\mathrm{C}$ с 10-й по 30-ю минуту, поэтому температура плавления второго вещества равна…$$T_\text{пл,2}=100\,^{\circ}\mathrm{C}$$
2. 2
   После завершения участков с постоянной температурой температура обоих веществ снова повышается: первого — после $25$ мин, второго — после $30$ мин. Следовательно, оба вещества расплавились.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Нагревание и плавление веществ

Два вещества одинаковой массы, первоначально находившиеся в твёрдом состоянии при температуре 20 °C, равномерно нагревают на плитках одинаковой мощности в сосудах с пренебрежимо малой теплоёмкостью…

1. 1
   Во время плавления температура вещества не изменяется, поэтому находим горизонтальные участки таблицы.
2. 2
   Для первого вещества температура равна 200 °C в течение промежутка от 15 до 25 мин. Продолжительность плавления составляет 10 мин.

Ещё 3 шага — в полном решении

Нагревание и плавление веществ

Два вещества одинаковой массы, первоначально находившиеся в твёрдом состоянии при температуре 20 °C, равномерно нагревают на плитках одинаковой мощности в сосудах с пренебрежимо малой теплоёмкостью…

1. 1
   Для первого вещества температура остаётся равной 200 °C с 15-й до 30-й минуты. Это участок плавления, поэтому температура плавления первого вещества равна 200 °C.$$T_{\text{пл},1}=200\ ^\circ\mathrm{C}$$
2. 2
   Для второго вещества температура остаётся равной 100 °C с 10-й до 35-й минуты. После этого температура повышается, следовательно, плавление завершилось. Значит, оба вещества расплавились.

Ещё 2 шага — в полном решении

Нагревание аморфного вещества

Используя приведённый материал, рассмотрите графики процессов нагревания с переходом в жидкое состояние для четырёх веществ, первоначально находившихся в твёрдом состоянии. Какой график…

1. 1
   Кристаллическое вещество при плавлении имеет постоянную температуру: на графике этому соответствует горизонтальный участок.
2. 2
   Аморфное вещество не имеет определённой температуры плавления. При нагревании оно постепенно размягчается, поэтому температура продолжает изменяться во время перехода в жидкое состояние.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Переход пара в воду

Используя материал «Тройная точка» и диаграмму «давление – температура», ответьте: можно ли пар, находящийся в состоянии, соответствующем точке Б на диаграмме, перевести в воду, не меняя…

1. 1
   Температуру сохраняют постоянной, поэтому на диаграмме «давление – температура» состояние вещества изменяется по вертикали: меняется только давление.$$T = \text{const}$$
2. 2
   Из состояния, соответствующего точке Б в области пара, при увеличении давления можно достичь кривой равновесия между водой и паром.$$p \uparrow$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Кипение воды в гейзере

В гейзерную трубку из бокового протока поступила порция пара. Часть воды вылилась, и над паром остался столб воды высотой 10 м. Вода на этой глубине находится при температуре 100 °C. Атмосферное…

1. 1
   Давление воды на глубине складывается из атмосферного давления и гидростатического давления столба воды.$$p = p_0 + \rho gh$$
2. 2
   Подставим значения плотности воды $\rho = 1000\ \text{кг/м}^3$, ускорения свободного падения $g \approx 10\ \text{Н/кг}$ и высоты столба $h = 10\ \text{м}$:$$p = 10^5 + 1000 \cdot 10 \cdot 10 = 2 \cdot 10^5\ \text{Па}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Кипение воды в гейзере

В гейзерную трубку из бокового протока поступила порция пара. Часть воды вылилась, и над паром остался столб воды высотой 10 м. Вода на этой глубине находится при температуре 125 °С. Атмосферное…

1. 1
   Давление на воду складывается из атмосферного давления и давления столба воды высотой 10 м.$$p = p_0 + \rho gh$$
2. 2
   Подставим значения плотности воды $\rho \approx 1000\ \text{кг/м}^3$ и ускорения свободного падения $g \approx 10\ \text{Н/кг}$:$$p = 10^5 + 1000 \cdot 10 \cdot 10 = 2 \cdot 10^5\ \text{Па}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Переход льда в пар

Используя материал «Тройная точка» и диаграмму «давление — температура», ответьте: можно ли лёд, находящийся в состоянии, соответствующем точке А на диаграмме, перевести в пар, минуя жидкое…

1. 1
   На диаграмме область льда отделена от области водяного пара кривой равновесия между твёрдой и газообразной фазами.
2. 2
   Если изменить параметры состояния льда так, чтобы траектория пересекла именно эту кривую, а кривую равновесия «лёд — вода» не пересекала, жидкая фаза не возникнет.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Охлаждение молока испарением

Два одинаковых сосуда наполнены молоком. Первый сосуд накрыли сухой марлевой салфеткой, а второй сосуд накрыли марлевой салфеткой, края которой опустили в воду. В каком сосуде молоко дольше не…

1. 1
   Края салфетки второго сосуда постоянно смачиваются водой. В жаркий день вода испаряется с поверхности влажной салфетки.$$Q = Lm$$
2. 2
   На испарение затрачивается внутренняя энергия воды, поэтому салфетка и соприкасающийся с ней сосуд охлаждаются. Это приводит к охлаждению молока во втором сосуде.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Равновесие весов при испарении

На одну чашу весов поставили блюдце с горячей водой, а на другую — уравновешивающие её гири. Сохранится ли с течением времени это равновесие? Ответ поясните.

1. 1
   Горячая вода испаряется: часть молекул покидает воду и переходит в окружающий воздух.
2. 2
   В результате испарения масса воды в блюдце уменьшается. Масса блюдца остаётся постоянной, но общая масса чаши с блюдцем и водой становится меньше.$$m_{\text{воды}} \downarrow$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Кристаллизация и охлаждение свинца

Определите количество теплоты, которое выделится при кристаллизации и последующем остывании до $27\ ^\circ\mathrm{C}$ расплавленного свинца массой $800\ \mathrm{г}$, находящегося при температуре…

1. 1
   При кристаллизации свинца выделяется количество теплоты, равное произведению массы на удельную теплоту плавления.$$Q_1 = m\lambda$$
2. 2
   После кристаллизации свинец остывает от температуры плавления до $27\ ^\circ\mathrm{C}$, поэтому выделяется ещё количество теплоты.$$Q_2 = mc(t_\text{пл}-t)$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Конденсация и охлаждение пара

Какое количество теплоты выделится при конденсации $2\ \text{кг}$ водяного пара, взятого при температуре $100\ ^\circ\text{C}$, и последующем охлаждении образовавшейся воды до $40\ ^\circ\text{C}$…

1. 1
   При конденсации водяного пара выделяется количество теплоты:$$Q_1 = \lambda m$$
2. 2
   После конденсации вода охлаждается от $100\ ^\circ\text{C}$ до $40\ ^\circ\text{C}$. Выделившееся при охлаждении количество теплоты равно:$$Q_2 = cm(t_1 - t_2)$$

Ещё 3 шага — в полном решении

Тепловой баланс калориметра

В калориметр, содержащий 200 г воды температурой 85 °С, опустили алюминиевую чайную ложку массой 14 г, имевшую температуру 20 °С. Пренебрегая потерями теплоты и теплоёмкостью калориметра…

1. 1
   Обозначим через $\Delta t$ понижение температуры воды. Тогда конечная температура воды равна $85 - \Delta t$, а температура ложки повысится от $20$ °С до $85 - \Delta t$ °С.$$t_{\text{к}} = 85 - \Delta t$$
2. 2
   По условию потери теплоты отсутствуют, поэтому количество теплоты, отданное водой, равно количеству теплоты, полученному алюминиевой ложкой.$$m_{\text{в}}c_{\text{в}}\Delta t = m_{\text{л}}c_{\text{л}}(85 - \Delta t - 20)$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Масса сконденсировавшегося спирта

Чему равна масса паров спирта, если при их конденсации при температуре кипения и при последующем охлаждении до $28\ ^\circ\mathrm{C}$ выделяется количество теплоты, равное $20400\ \mathrm{Дж}$?

1. 1
   При конденсации спирта выделяется теплота $Q_1=\lambda m$. При последующем охлаждении образовавшейся жидкости выделяется теплота $Q_2=cm(t_\text{кип}-t_2)$.$$Q=Q_1+Q_2=\lambda m+cm(t_\text{кип}-t_2)$$
2. 2
   Вынесем массу за скобки и подставим известные значения: $t_\text{кип}=78\ ^\circ\mathrm{C}$, $t_2=28\ ^\circ\mathrm{C}$, $\lambda=0{,}9\cdot10^6\ \mathrm{Дж/кг}$, $c=2400\ \mathrm{Дж/(кг\cdot{}^\circ\mathrm{C})}$.$$m=\frac{Q}{\lambda+c(t_\text{кип}-t_2)}=\frac{20400}{0{,}9\cdot10^6+2400(78-28)}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Нагревание воды спиртом

Сколько спирта надо сжечь, чтобы нагреть воду массой 2 кг на 29 °C? Считать, что вся энергия, выделенная при сгорании спирта, идёт на нагревание воды.

1. 1
   Количество теплоты, необходимое для нагревания воды, равно:$$Q = c m_{\text{в}} \Delta T$$
2. 2
   По условию вся энергия, выделившаяся при сгорании спирта, передаётся воде:$$q m_{\text{сп}} = c m_{\text{в}} \Delta T$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Количество теплоты при охлаждении

Зависимость температуры $1\,\text{кг}$ воды от времени в процессе охлаждения представлена на графике. Какое количество теплоты выделилось за $55\,\text{мин}$ охлаждения?

1. 1
   По графику вода охлаждается от $20^\circ\text{C}$ до $0^\circ\text{C}$, затем при постоянной температуре кристаллизуется, после чего лёд охлаждается до $-20^\circ\text{C}$.$$Q = Q_1 + Q_2 + Q_3$$
2. 2
   Количество теплоты, выделившееся при охлаждении воды до температуры кристаллизации:$$Q_1 = mc_\text{в}(20-0) = 1\cdot4200\cdot20 = 84000\ \text{Дж}$$

Ещё 3 шага — в полном решении

Кристаллизация и охлаждение льда

Зависимость температуры $1\ \text{кг}$ воды от времени при непрерывном охлаждении представлена на графике. Какое количество теплоты выделилось при кристаллизации воды и охлаждении льда?

1. 1
   По графику после достижения температуры плавления вода кристаллизуется при постоянной температуре $0\ ^\circ\text{C}$, а затем лёд охлаждается до $-20\ ^\circ\text{C}$.
2. 2
   Количество теплоты, выделившееся при кристаллизации воды:$$Q_1 = \lambda m$$

Ещё 4 шага — в полном решении