2.2 Термодинамика Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики Задания уровня «а»

296. Газу передано количество теплоты 300 Дж, а внешние силы совершили над ним работу 500 Дж. Определите изменение внут­ренней энергии газа.

297. Определите количество теплоты, которое потребуется для изохорного нагревания 2 молей идеального одноатомного газа на 60 К.

298. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы 6 кг льда при -20°С обратить в пар с температурой 100°С?

299. В сосуд, содержащий 2,3 кг воды при 20°С, опускают кусок олова, нагретый до 230°С. Температура воды в сосуде повысилась на 15°С. Вычислить массу олова. Испарением воды пренебречь.

300. В воду с температурой 20° С влили ртуть, масса которой равна массе воды. Найдите начальную температуру ртути, если установившаяся температура равна 21° С.

301. В сосуд содержащий 2,8 л воды при 20⁰ С, опускают кусок стали массой 6 кг, нагретый до 460°С. Вода нагревается до кипе­ния, а часть ее обращается в пар. Найдите массу воды, обратив­шейся в пар.

302. Поезд массой 2000 т, идущий со скоростью 15 м/с, останов­лен тормозами. Какое количество теплоты выделилось при этом?

303. На сколько градусов нагревается вода, падая с высоты 15 м, если 30% совершенной при ее падении работы расходуется на нагревание воды?

304. Мяч массой 100 г упал с высоты 10 м и подпрыгнул до высоты 7 м. Какое количество теплоты при этом выделилось?

305. Пуля массой 10 г, летящая со скоростью 500 м/с, ударяется о препятствие и застревает в нем. Какое количество теплоты выде­лилось при этом?

Задания уровня «в»

306. Концентрация молекул газа, занимающего объем 2,5 л при температуре 400 К, равна 10²⁰ см^-3. Какова внутренняя энергия одноатомного газа?

307. Найдите работу расширения воздуха массой 15 кг и изме­нение его внутренней энергии, если он был нагрет от 100° С до 250° С при постоянном давлении.

308. Смешали 0,4 м³ воды при температуре 20° С и 0,1 м³ воды при температуре 70° С. Какова температура смеси при тепловом равновесии?

309. В воду массой 0,5 кг, имеющей начальную температуру 10° С, положили лед, температура которого 0°С. Определите наибольшую массу льда, чтобы он полностью растаял.

310. Кусок меди массой 200 г, нагретый до температуры 800°С, бросают в сосуд, содержащий 1,1 кг воды при температуре 20° С. Какова удельная теплоемкость меди, если вода нагрелась до 30° С? Теплоемкостью сосуда пренебречь.

311. Рабочий, забивая железный гвоздь массой 50 г в доску, ударяет 20 раз молотком, масса которого равна 0,5 кг и конечная скорость 12 м/с. На сколько градусов нагреется гвоздь, если пред­полагать, что вся выделенная при ударах теплота пошла на нагре­вание гвоздя?

312. С какой скоростью должна лететь льдинка, имеющая тем­пературу 273 К, чтобы при ударе о преграду расплавиться? Счи­тать, что вся кинетическая энергия льдинки при ударе перейдет в ее внутреннюю энергию.

313. При выстреле вертикально вверх свинцовая пуля достигла высоты 1200 м. При падении, ударившись о землю, она нагрелась. Считая, что 50% всей энергии удара пошло на нагревание пули, рассчитайте, на сколько повысится ее температура.

314. Тело, имеющее удельную теплоемкость 350 Дж/(кг∙К) падает с высоты 3 м и отскакивает при ударе о землю со скоростью 5 м/с. Считая, что нагревается только данное тело, определите изменение его температуры при ударе.

315. С какой высоты должен упасть свинцовый шар, чтобы при ударе о землю он расплавился, если начальная температура шара равна 27° С? Считать, что вся механическая энергия шара при ударе перейдет в его внутреннюю энергию.