Тепловые явления

(Примечание. Значения теплот образования сложных веществ из простых и значения удельных теплоемкостей веществ, удельной теплоты плавления льда и удельной теплоты парообразования приведены в таблицах 1 и 2 Приложения).

4.1.Тепловой поток направлен:

а) от тела с большей массой к телу с меньшей массой;

б) от тела с большей теплоемкостью к телу с меньшей теплоемкостью;

в) от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой;

г) от тела большего объема к телу меньшего объема;

д) от тела сложной конфигурации к геометрически более простому телу.

Выберите правильный ответ.

4.2. Теплообмен между телами происходит, если

а) тела имеют одинаковую температуру, но разную массу;

б) тела имеют одинаковую температуру, но разную теплоемкость;

в) тела имеют одинаковую температуру, одинаковую теплоемкость, но разную массу;

г) тела имеют разную температуру, но одинаковую теплоемкость;

д) тела имеют разную температуру, разную массу, разную теплоемкость.

Выберите все правильные ответы.

4.3. В процессе теплообмена между телами:

а) происходит выравнивание количества теплоты в телах;

б) происходит выравнивание температуры тел;

в) происходит выравнивание значений теплоемкости тел;

г) значения температуры тел (в кельвинах) пропорциональны их массам;

е) наступает термодинамическое равновесие.

Выберите все правильные ответы.

4.4.Определите тепловой эффект реакции горения этана

2С₂Н₆ + 7О₂ ® 4СО₂ + 6Н₂О_(г).

4.5. Для реакции, отображаемой уравнением,

С₆Н₁₂О₆ ® 2С₂Н₅ОН + 2 СО₂,

рассчитайте тепловой эффект.

4.6. Исходя из тепловых эффектов реакций, уравнения которых приведены ниже:

FeO + CO ® Fe + CO₂ + 18 кДж;

2CO + O₂ ® 2CO₂ + 566 кДж;

и теплоты образования паров воды, вычислите тепловой эффект реакции:

FeO + H₂ ® Fe + H₂O_(г).

4.7. Вычислите тепловой эффект реакции, выражаемой уравнением:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂® 6СО₂ + 6 Н₂О_(ж).

4.8.Определите теплоту образования этилена С₂Н₄, если известны теплота образования оксида углерода (IV) и тепловые эффекты следующих процессов:

2H₂ + O₂ ® 2H₂O_(г) + 484 кДж;

C₂H₄ + 3O₂ ® 2CO₂ + 2H₂O_(г) + 1323 кДж.

4.9. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для превращения 200 г льда, имеющего температуру t_л = -5 °С, в воду при температуре t_в = 15 °С.

4.10.Рассчитайте количество теплоты, необходимое для превращения 200 г воды, имеющего температуру t_в = 15 °С, в пар при температуре t_п = 110 °С.

4.11. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для превращения 200 г льда, имеющего температуру t_л = -5 °С, в пар при температуре t_п = 110 °С.

4.12. Рассчитайте количество теплоты Q_об, необходимо для нагревания системы, состоящей из воды и опущенного в нее медного бруска от температуры t₁ = 90 °С до температуры t₂ =110 °С, если масса воды m_в=400 г, а масса бруска m_бруска=200 г и процесс идет при нормальном атмосферном давлении.

4.13. Алюминиевый шарик массой 40 г нагретый до t_а = 200 °С попадает в воду массой 200 г при t_в = 20 °С. Определите температуру, соответствующую термодинамическому равновесию. (Пар не образуется).

4.14. Алюминиевый шарик массой 40 г нагретый до t_а = 200 °С попадает в лед массой 10 г при t_л = -10 °С. В результате образуется вода с температурой Q. Определите температуру, соответствующую термодинамическому равновесию.

4.15^*. Алюминиевый шарик массой 40 г нагретый до t_а = 200 °С попадает в лед массой 50 г при t_л = -10 °С. Определите температуру, соответствующую термодинамическому равновесию и массу нерастаявшего льда.

4.16. Кусок железа массой 50 г, нагретый до температуре t_ж = = 500 °С, опустили в лед при температуре t_л = -10 °С. После наступления термодинамического равновесия образовалась вода с температурой Q = = 0 °С. Какова была масса льда?

4.17. Смешали 50 г воды, имеющей температуру t₁ = 0 °С (точно), и 50 г воды, имеющей температуру t₂ = 100 °С (точно). Какой будет температура смеси?

4.18. Смешали 50,0 г льда, имеющего температуру 0°С, и 10,8 г пара, имеющего температуру 100 °С. Какой будет температура смеси?

4.19^*. Смешали 50 г льда, имеющего температуру 0 °С, и 50 г пара, имеющего температуру 100 °С. Какова масса сконденсировавшегося пара? Какой будет температура смеси?

4.20^*. Кусочек льда массой 10 г, находящегося при температуре t_л = -3 °С, бросают в воду объемом 200 мл при температуре t_в = 20 °С. В эту же воду опустили кусочки меди массой 5 г и свинца массой 8 г. Температура обоих металлов t_м = t_с = 250 °С. Определить температуру системы Q после наступления в ней термодинамического равновесия.

4.21^*. 40 г спирта при температуре t_сп = -10 °С растворили в 60 г воды при температуре t_в = 20 °С и в эту смесь для промывки положили золотое колечко массой 5 г, нагретое до температуры t_з = 200 °С, и серебряную брошку массой 25 г, нагретую до температуры t_с = 250 °С. Рассчитайте конечную температуру этой системы.

4.22. Пар впускают в лед, при этом пар полностью конденсируется, а лед частично плавится. Чему равна равновесная температура системы?

4.23. Пар впускают в воду. К моменту наступления термодинамического равновесия пар частично сконденсировался. Каково значение равновесной температуры?

4.24.В воду m_в=5 кг впускают пар массой m_пар=200 г. Начальная температура воды t_в = 70 °С, пара t_пар = 150 °С. Какой будет температура воды после конденсации пара и установления термодинамического равновесия?

4.25. В воду массой m_в=200 г, имеющую температуру t_в = 20 °С, попадает лед массой 30 г и с температурой t_Л = - 5 °С. Какой будет температура воды после полного таяния льда?

4.26. Стальной предмет массой 50 г, нагретый до температуры t_с = 500 °С, поместили в лед. Температура льда t_л = -10 °С. К моменту наступления термодинамического равновесия лед полностью растаял, а равновесное значение температуры составило Q = 50 °С. Какова исходная масса льда?

4.27^*. Кусочки меди (m_м=10 г) и железа (m_ж=20 г), нагретые до температуры t = 180 °С опустили в воду (m_в=10 г). Начальная температура воды t = 60 °С. Закипит ли вода за счет полученной от металлов теплоты? Тепловыми потерями пренебречь?

4.28. В калориметре смешиваются две жидкости с одинаковыми значениями удельной теплоемкости (С₁ = С₂), но разной массы (m₁= 2 m₂). Какой будет конечная температура смеси, если начальные значения температуры: а) Т₁ =Т₂; б) Т₁ =2Т₂; в ) 2Т₁ =Т₂?

Потерями тепла пренебречь. Фазовых превращений нет.