Тематический модуль "Тепловые явления" (для подготовки к ОГЭ)

Готовимся к ОГЭ

Повторение темы «Тепловые явления. Агрегатные состояния вещества.»

Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела.

Внутренняя энергия зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и других факторов. Внутренняя энергия тела не зависит ни от механического движения тела, ни от положения этого тела относительно других тел.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Теплопередача, в свою очередь, может осуществляться:1)теплопроводностью; 2) конвекцией; 3) излучением.

Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью.

Теплопроводность у различных веществ различна. Объясняется это тем, что перенос энергии происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В вакууме теплопроводность осуществляться не может.

Конвекция - вид теплопередачи, при котором энергия переносится самими струями газа или жидкости. Конвекция в твёрдых телах происходить не может.

Конвекционные потоки направлены вверх.

Излучение – особый вид теплопередачи, который может осуществляться в полном вакууме. Тела с тёмной поверхностью лучше поглощают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность. В то же время тела с тёмной поверхностью охлаждаются быстрее путём излучения, чем тела со светлой поверхностью.

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты.

Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела (или выделяемое при остывании), зависит от массы этого тела, от изменения его температуры и рода вещества.

Q – количество теплоты, (Дж)

Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 °С, называется удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с и измеряется в Дж / (кг • °С)

Удельная теплоёмкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.

Q = cm(t₂ - t₁) – формула, для расчёта количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива.

Удельная теплота сгорания обозначается буквой q. Единицей удельной теплоты сгорания является 1 Дж / кг.

Общее количество теплоты Q, выделяемое при сгорании m кг топлива, вычисляется по формуле Q = qm.

Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом её значение сохраняется.

Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое называют плавлением.

Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.

Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое называют отвердеванием или кристаллизацией.

Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.

Вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся.

График зависимости температуры льда от времени нагревания

В течение всего времени плавления температура льда не менялась, хотя горелка продолжала гореть.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

Удельную теплоту плавления обозначают λ (греч. буква «лямбда»). Её единица — 1 Дж / кг.

Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое для плавления кристаллического тела массой m, взятого при его температуре плавления и нормальном атмосферном давлении, нужно Q = λm.

Из этой формулы можно определить, что λ = Q / m, m = Q / λ

Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием.

Существует два способа перехода жидкости в газообразное состояние: испарение и кипение.

Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением.

Испарение происходит при любой температуре. Скорость испарения жидкости зависит от температуры жидкости, площади её поверхности, рода вещества и наличия ветра. Температура испаряющейся жидкости понижается.

Динамическое равновесие между паром и жидкостью состояние, при котором

число молекул пара над жидкостью будет постоянным.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.

Пар, не находящийся в состоянии равновесия со своей жидкостью, называется ненасыщенным.

Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией.

Конденсация пара сопровождается выделением энергии.

Кипение — это интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объёму жидкости при определённой температуре.

Температуру, при которой жидкость кипит, называют температурой кипения. Во время кипения температура жидкости не меняется.

Температура кипения жидкости зависит от давления, которое оказывается на поверхность жидкости.

Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м³ при данных условиях, т. е. плотность водяного пара.

Относительной влажностью воздуха φ называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ₀ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах. Относительную влажность воздуха можно определить по формуле φ = ρ / ρ₀ • 100%.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Для определения влажности воздуха используют такие приборы, как гигрометр и психрометр.

Гигрометры бывают двух видов — конденсационные и волосные.

Для определения влажности воздуха используют такие приборы, как гигрометр и психрометр.

Гигрометры бывают двух видов — конденсационные и волосные.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования.

Удельную теплоту парообразования обозначают буквой L. Её единица — 1 Дж/кг.

Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое для превращения в пар жидкости любой массы, взятой при температуре кипения, нужно Q = Lm.

Из этой формулы можно определить, что m = Q / L, L = Q / m.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Отношение совершённой полезной работы двигателя к энергии, полученной от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя.

Коэффициент полезного действия обозначают η (греч. буква «эта»).

КПД теплового двигателя определяют по формуле

Реши задания.

1.Внутренняя энер­гия тела зависит

1) только от тем­пе­ра­ту­ры этого тела

2) только от массы этого тела

3) только от аг­ре­гат­но­го состояния вещества

4) от температуры, массы тела и аг­ре­гат­но­го состояния вещества

2. Примером явления, в ко­то­ром механическая энер­гия превращается во внутреннюю, может служить

1) кипение воды на га­зо­вой конфорке

2) свечение нити на­ка­ла электрической лампочки

3) нагревание ме­тал­ли­че­ской проволоки в пла­ме­ни костра

4) затухание ко­ле­ба­ний нитяного ма­ят­ни­ка в воздухе

3. При нагревании газа в герметично закрытом сосуде постоянного объёма

1) увеличивается среднее расстояние между молекулами

2) уменьшается средний модуль скорости движения молекул

3) уменьшается среднее расстояние между молекулами

4) увеличивается средний модуль скорости движения молекул

4. Какой(-ие) из видов теплопередачи осуществляется(-ются) без переноса вещества?

1) излучение и теплопроводность

2) излучение и конвекция

3) только теплопроводность

4) только конвекция

5. После того как пар, имеющий температуру 120 °С, впустили в воду при комнатной температуре, внутренняя энергия

1) и пара, и воды уменьшилась

2) и пара, и воды увеличилась

3) пара уменьшилась, а воды увеличилась

4) пара увеличилась, а воды уменьшилась

6.Какой вид теплопередачи происходит без переноса вещества?

А. Конвекция.

Б. Теплопроводность.

Правильным является ответ

1) и А, и Б 2) ни А, ни Б

3) только А 4) только Б

7. На рисунке представлен график зависимости температуры вещества t от полученного количества теплоты Q в процессе нагревания. Первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии. Какому агрегатному состоянию соответствует точка А на графике?

1) твёрдому состоянию

2) жидкому состоянию

3) газообразному состоянию

4) частично твёрдому, частично жидкому состоянию

8. Четыре ложки изготовлены из разных материалов: алюминия, дерева, пластмассы и стекла. Наибольшей теплопроводностью обладает ложка, изготовленная из

1) алюминия 2) дерева

3) пластмассы 4) стекла

9. На рисунке приведён график зависимости температуры воды от времени. Какой(-ие) из участков графика относится(-ятся) к процессу охлаждения воды?

^{1) только ЕЖ 2) только ГД}

^{3) ГД и ЕЖ 4) ГД, ДЕ и ЕЖ}

10. После того как горячую деталь опустят в холодную воду, внутренняя энергия

 1) и детали, и воды будет увеличиваться

2) и детали, и воды будет уменьшаться

3) детали будет уменьшаться, а воды — увеличиваться

4) детали будет увеличиваться, а воды — уменьшаться

11.Турист разжёг костёр на привале в безветренную погоду. Находясь на некотором расстоянии от костра, турист ощущает тепло. Каким способом в основном происходит процесс передачи теплоты от костра к туристу?

1) путём теплопроводности

2) путём конвекции

3) путём излучения

4) путём теплопроводности и конвекции

12.Какие изменения энергии происходят в куске льда при его таянии?

1) увеличивается кинетическая энергия куска льда

2) уменьшается внутренняя энергия куска льда

3) увеличивается внутренняя энергия куска льда

4) увеличивается внутренняя энергия воды, из которой состоит кусок льда

13. На рисунке изображён график зависимости температуры t двух килограммов некоторой жидкости от сообщаемого ей количества теплоты Q.

Чему равна удельная теплоёмкость этой жидкости?

1) 1600 Дж/(кг · °С)

2) 3200 Дж/(кг · °С)

3) 1562,5 Дж/(кг · °С)

4) 800 Дж/(кг · °С)

14. Лёд на­ча­ли нагревать, в ре­зуль­та­те чего он перешёл в жид­кое состояние. Мо­ле­ку­лы воды в жид­ком состоянии

1) находятся в сред­нем ближе друг к другу, чем в твёрдом состоянии

2) находятся в сред­нем на тех же рас­сто­я­ни­ях друг от друга, что и в твёрдом состоянии

3) находятся в сред­нем дальше друг от друга, чем в твёрдом состоянии

4) могут на­хо­дить­ся как ближе друг к другу, так и даль­ше друг от друга, по срав­не­нию с твёрдым состоянием

15. В оди­на­ко­вые со­су­ды с рав­ны­ми мас­са­ми воды при оди­на­ко­вой тем­пе­ра­ту­ре по­гру­зи­ли мед­ный и ни­ке­ле­вый шары с рав­ны­ми мас­са­ми и оди­на­ко­вы­ми температурами, более высокими, чем тем­пе­ра­ту­ра воды. Известно, что после уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия тем­пе­ра­ту­ра воды в со­су­де с ни­ке­ле­вым шаром по­вы­си­лась больше, чем в со­су­де с мед­ным шаром. У ка­ко­го ме­тал­ла — меди или ни­ке­ля — удель­ная теплоёмкость больше? Какой из шаров пе­ре­дал воде и со­су­ду боль­шее ко­ли­че­ство теплоты?

1) удельная теплоёмкость меди больше, мед­ный шар пе­ре­дал воде и со­су­ду боль­шее ко­ли­че­ство теплоты

2) удельная теплоёмкость меди больше, мед­ный шар пе­ре­дал воде и со­су­ду мень­шее ко­ли­че­ство теплоты

3) удельная теплоёмкость ни­ке­ля больше, ни­ке­ле­вый шар пе­ре­дал воде и со­су­ду боль­шее ко­ли­че­ство теплоты

4) удельная теплоёмкость ни­ке­ля больше, ни­ке­ле­вый шар пе­ре­дал воде и со­су­ду мень­шее ко­ли­че­ство теплоты

16. Сколько лит­ров воды при 83 °С нужно до­ба­вить к 4 л воды при 20 °С, чтобы по­лу­чить воду тем­пе­ра­ту­рой 65 °С? Теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щей средой пренебречь.

1) 10 л 2) 1,6 л 3) 4 л 4) 6,25 л

17. Какое количество теплоты выделится при конденсации 2 кг пара, взятого при температуре кипения, и последующего охлаждения воды до 40 °С при нормальном атмосферном давлении?

1) 504 кДж 2) 4600 кДж 3) 4936 кДж

4) 5104 кДж

18. Сколько спирта надо сжечь, чтобы нагреть воду массой 2 кг на 29 °С? Считать, что вся энергия, выделенная при сгорании спирта, идёт на нагревание воды. (Удельная теп­ло­та сго­ра­ния спир­та 2,9·10⁷Дж/кг, удель­ная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°С)).

1) 4,2 г 2) 8,4 г 3) 4,2 кг 4) 8,4 кг

19. На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для плавления 100 г вещества, нагретого до температуры плавления. Сравните удельную теплоту плавления (λ₁ и λ₂) двух веществ.

1)λ₂=1,5λ₁ 2)λ₂=2λ₁ 3) λ ₂=2,25λ₁ 4) λ ₂=3λ₁

20. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры от вре­ме­ни для про­цес­са на­гре­ва­ния слит­ка свин­ца мас­сой 1 кг. Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты по­лу­чил сви­нец за 10 мин нагревания?

Примечание. Удельную теплоёмкость свин­ца считать равной 130 Дж/(кгС)

1) 26 кДж 2) 29,51 кДж 3) 39 кДж

4) 42,51 кДж

21. Тонкостенный сосуд содержит смесь льда и воды, находящуюся при температуре 0 °С. Масса льда 350 г, а масса воды 550 г. Сосуд начинают нагревать на горелке мощностью 1,5 кВт. Сколько времени понадобится, чтобы довести содержимое сосуда до кипения? Потерями теплоты и удельной теплоёмкостью сосуда, а также испарением воды можно пренебречь.

1) ≈5,5 мин 2) 7,5 мин 3) 4,2 мин 4) 154 с