W Swiecie materii
(cząsteczkowa budowa materii).
Przemiany energii
w zjawiskach cieplnych
5
W Swiecie materii (cząsteczkowa budowa materii).
Przemiany energii w zjawiskach cieplnych
*
100 Przestudiuj mapę , wypełnij polecenia i odpowiedz na pytania.
SUB ST ANCJE
występują w stanie
a Podaj przykłady
stałym ciekłym gazowym
mogą być
przyjmują
b Podaj
są
sprężyste plastyczne kształt
kruche
SciSliwe
naczynia
przykłady
wypełniają
zachowują
zachowują
całe
objętoSć
kształt
naczynie
c Opisz doSwiadczenie,
za pomocą którego
przyjmują
są
kształt
mógłbyS to
nieSciSliwe
naczynia
potwierdzić.
f Dlaczego gazy są
d WyjaSnij,
zachowują SciSliwe i wypełniają
co to znaczy,
objętoSć
całe naczynie?
np. dla ciał
sprężystych
e Dlaczego ciecze są
nieSciSliwe i jak z tego
wynika stałoSć ich
objętoSci?
70 Rozwiązania na str. 208
Zadania 5
101 Przyszła do ciebie twoja koleżanka Ania, aby zastanowić się wspólnie
nad rozwiązaniem trudnego zadania. W pewnej chwili Ania westchnęła i powie-
działa: Wiesz, Srednia energia kinetyczna cząsteczek powietrza w twoim pokoju
jest zbyt duża, abym mogła tutaj intensywnie mySleć .
a Jakiego pojęcia fizycznego używają fizycy, aby tę mySl wyrazić krócej?
b* Jak brzmiałoby zdanie wypowiedziane przez Anię, gdyby posłużyła się
tym pojęciem?
c** Podaj przykład innego pojęcia fizycznego, które także znacznie uprasz-
cza przekazywanie informacji. Sformułuj dwa zdania o tej samej treSci 1) bez
użycia tego pojęcia, 2) z jego użyciem.
*
102 Balon napompowano niezbyt mocno i zmierzono jego obwód, a następnie:
a Balon włożono na kilka minut do lodówki. Po wyjęciu, zmierzono powtór-
nie jego obwód i okazało się, że jest mniejszy. Aby był zmowu taki, jak po-
przednio, trzeba było dmuchnąć do niego trochę powietrza.
b Balon włożono na kilka minut do nagrzanego do 60 C piekarnika. Po wyję-
ciu okazało się, że obwód balonu jest większy. Aby był znowu taki, jak po-
przednio, trzeba było wypuScić z niego trochę powietrza.
WyjaSnij opisane zjawiska na podstawie modelu cząsteczkowej budowy gazu.
103 Często w mowie potocznej używamy sformułowań ołów jest cięższy
niż aluminium lub benzyna jest lżejsza od wody .
Czy na lekcjach fizyki taka wypowiedx może być zaakceptowana przez nauczy-
ciela? Dlaczego?
104 Na wadze laboratoryjnej zważono pustą menzurkę. Jej masa wynosi
0,25 kg. Do menzurki wlano150 cm3 cieczy i ponownie menzurkę zważono. Te-
raz masa jest równa 0,388 kg.
a Oblicz gęstoSć cieczy wlanej do menzurki.
b Na podstawie tabeli gęstoSci cieczy sprawdx, jaka to była ciecz.
*
105 Korek ma gęstoSć 0,2g m3, a drewno dębowe 0,8g m3 . Z obu sub-
stancji wykonano kostki szeScienne
a o takich samych masach. Który szeScian ma większą objętoSć? Ile razy?
b o takich samych objętoSciach. Który szeScian ma większą masę? Ile razy?
Rozwiązania na str. 208, 209, 210 71
W Swiecie materii (cząsteczkowa budowa materii).
Przemiany energii w zjawiskach cieplnych
106 Król Syrakuz zlecił Archimedesowi sprawdzenie uczciwoSci złotnika,
który wykonał dla niego złotą koronę. Wprawdzie ciężar korony był równy cię-
żarowi dostarczonego złotnikowi złota, król jednak podejrzewał, że złotnik go
oszukał i wykonał koronę ze stopu złota i innego, tańszego metalu. Archimedes
długo rozmySlał nad tym problemem, aż znalazł jego rozwiązanie, kąpiąc się w
wannie. Uradowany, wyskoczył z wanny i nagi biegł po ulicach rodzinnych Syra-
kuz, krzycząc: eureka, eureka ... (co w języku greckim znaczy: odkryłem, od-
kryłem ... ).
Załóżmy, że król dał złotnikowi 2 kg złota i tyle ważyła korona. Po zmierzeniu
objętoSci korony, okazało się, że wynosi ona 121cm3 .
a* JeSli gęstoSć złota wynosi 19,3g cm3, to czy złotnik był uczciwy?
Załóżmy, że nieuczciwy złotnik zabrał częSć złota i dołożył znacznie tańszego
srebra.
b** Oblicz, ile srebra dołożył złotnik, jeSli gęstoSć tego metalu wynosi
10,5g cm3.
Dalszy ciąg legendy o królu Syrakuz i Archimedesie znajdziesz w zadaniu 147,
rozdział 7. Tam też dowiesz się, co mogło być powodem tak spontanicznie de-
monstrowanej radoSci uczonego.
107 Rozstrzygnij, w których przypadkach energia wewnętrzna ciała (lub
ciał) wzrasta przez wykonanie pracy, a w których przez dostarczenie ciepła.
a Wygładzanie powierzchni papierem Sciernym.
b Włożenie łyżeczki do gorącej herbaty.
c Jazda samochodem z zaciągniętym hamulcem ręcznym.
d Pocieranie rąk o siebie.
e Wyrabianie ciasta za pomocą miksera.
f Wzniecanie ognia przez pierwotnych ludzi.
g Doprowadzanie do wrzenia wody w czajniku.
h Froterowanie podłogi.
i Buksowanie kół.
j Spadanie meteorytów.
k Kubek z lodami stoi na stole.
l Kulka, która spadła, przykleiła się do podłogi.
72 Rozwiązania na str. 210, 211
Zadania 5
108 Na rysunkach przedstawiono trzy naczynia z wodą.
45oC
25oC 25oC
100 g 200 g 200 g
ABC
a W którym naczyniu woda ma największą energię wewnętrzną? Dlaczego?
b* JeSli wodę w każdym naczyniu ogrzano o 10 C, to do którego z nich do-
starczono najmniej ciepła?
c* JeSli temperaturę w każdym naczyniu obniżono o 15 C, to w którym na-
czyniu woda straciła najwięcej ciepła?
d** JeSli wodę we wszystkich naczyniach ogrzano do 50 C, to do którego na-
czynia dostarczono najwięcej ciepła?
e* JeSli z każdego naczynia odbierzemy tyle samo ciepła, to w którym naczy-
niu najbardziej obniży się temperatura?
109 Odciągamy do połowy tłok dużej strzykawki lekarskiej i zatykamy
szczelnie plasteliną jej wylot (ten, na który nakłada się igłę). W ten sposób w
strzykawce została zamknięta pewna masa powietrza. Wkładamy strzykawkę do
doSć ciepłej wody.
a Co zauważamy, obserwując położenie tłoka strzykawki?
b* Zastosuj I zasadę termodynamiki do powietrza w strzykawce, tzn. odpo-
wiedz na pytanie kosztem czego wzrosła jego energia wewnętrzna.
Po ustaleniu się położenia tłoka wyjmujemy strzykawkę z wody i kładziemy ją
ostrożnie na stole.
c Co zauważamy, obserwując przez dłuższy czas położenie tłoka?
d** Zastosuj I zasadę termodynamiki do powietrza w strzykawce. Załóż, że
powietrze w strzykawce oddało teraz zimnemu otoczeniu 4 J ciepła. Jak
Rozwiązania na str. 211, 212 73
W Swiecie materii (cząsteczkowa budowa materii).
Przemiany energii w zjawiskach cieplnych
twoim zdaniem zmieniła się teraz energia wewnętrzna tego powietrza, rów-
nież o4J, czyteż owięcej lub mniej?
**
110 WyjaSnij następujące dwa fizyczne zjawiska, dobrze ci znane z życia
codziennego.
a Dlaczego mieszając gorącą herbatę w filiżance można doprowadzić do
szybszego jej ostygnięcia? Podobnie, chcąc ostudzić kompot, wstawiamy na-
czynie z kompotem do zimnej wody i aby dodatkowo zwiększyć szybkoSć
jego ostygania mieszamy jego zawartoSć. Można także zamieszać od czasu
do czasu zimną wodę. Dlaczego?
b Dlaczego w wilgotny, jesienny poranek, gdy temperatura powietrza nagle
się obniży, to cienka warstwa lodu pojawi się wczeSniej na moScie niż na po-
wierzchni szosy?
*
111 Diagram pokazuje przyrost objętoSci ( V ) 1dm3 (czyli 1 litra) cieczy,
przy wzroScie temperatury o 1 C.
V
(cm3)
1,43
1,4
1,2
1,10
1,0
0,92
0,8
0,6
0,49
0,4
0,21
0,18
0,2
rtęć woda gliceryna nafta alkohol aceton
etylowy
74 Rozwiązania na str. 212, 213, 214
Zadania 5
Korzystając z diagramu odpowiedz na pytania:
a Jaką objętoSć zajmie 1 litr nafty, gdy ją ogrzejemy o 10 C ?
b Jaką objętoSć zajmie 5 litrów acetonu ogrzanego o 1 C ?
c Jaką objętoSć zajmą 2 litry gliceryny ogrzanej o 5 C ?
*
112 Stalowy pręt o długoSci 1 m przy ogrzaniu o 100 C wydłuża się
o 1 mm. Stalowe przęsła mostu układano na wiosnę, gdy temperatura powietrza
wynosiła około10 C. Każde przęsło ma długoSć 50 m. Założono, że w lecie tem-
peratura mostu może osiągnąć 40 C. Między przęsłami pozostawiono szczelinę
o szerokoSci 2,5 cm.
a Sprawdx, czy jest to wystarczająco duża szerokoSć.
b Oblicz, ile wyniesie szerokoSć szczeliny między przęsłami w zimie, gdy
temperatura wyniesie 30 C.
113 Do wanny wlano 100 litrów zimnej wody o temperaturze 20 C. Równo-
czeSnie zagotowano w czajniku 2 l wody i wlano ją do wody w wannie.
Odpowiedz na następujące pytania:
a* Czy większą energię wewnętrzną miała początkowo zimna woda w wan-
nie, czy wrząca woda w czajniku? Uzasadnij odpowiedx.
b* Jaka wymiana energii nastąpiła po wlaniu wrzątku do wanny?
c* Dlaczego temperatura zimnej wody w wannie wzrosła nieznacznie, a tem-
peratura wrzącej wody obniżyła się o kilkadziesiąt stopni? Oblicz końcową
temperaturę wody.
d** Czy prawdą jest, że po zetknięciu dwóch ciał o różnych temperaturach
zawsze to ciało traci częSć swojej energii wewnętrznej, które ma jej więcej,
a zyskuje to ciało, które ma jej mniej?
114 Często rysujemy wykres zależnoSci temperatury ciała od czasu dostar-
czania ciepła (przy założeniu, że iloSć dopływającego ciepła jest wprost propor-
cjonalna do czasu). Na poniższym rysunku cienką linią narysowano taki wykres
dla wody, która została doprowadzona do wrzenia; woda wrzała przez pewien
czas, a następnie palnik wyłączono. W rzeczywistoSci wykres ten wygląda nieco
inaczej tak jak to na rysunku zaznaczono grubą kreską.
Rozwiązania na str. 214, 215 75
W Swiecie materii (cząsteczkowa budowa materii).
Przemiany energii w zjawiskach cieplnych
t
100oC
20oC
5 10 15 20 25 30 35czas (min)
a* Porównując wykresy, opisz słowami, na czym polegają różnice pomiędzy
rzeczywistym przebiegiem procesu, a jego wyidealizowanym przebiegiem
teoretycznym.
b** Jakie przyczyny mogły twoim zdaniem spowodować takie różnice?
*
115 Oblicz, ile ciepła należy dostarczyć 1 gramowi lodu o temperaturze
5 C, by go zmienić w parę wodną o temperaturze 100 C.
J
Ciepło właSciwe lodu wynosi 21 103 .
,
kg K
J
Ciepło topnienia lodu wynosi 33 105 .
,
kg
J
Ciepło właSciwe wody wynosi 42 103 .
,
kg K
J
Ciepło parowania wody wynosi 22 106 .
,
kg
**
116 Do dobrze izolowanego naczynia, zawierającego mieszaninę 2 kg
wody i 1 kg lodu o temperaturze 0 C wlewamy wrzącą wodę (o temperaturze
100 C).
a Jakie procesy mogą nastąpić i jaki może być stan końcowy substancji w na-
czyniu w zależnoSci od masy wlanego wrzątku? Nie wykonuj obliczeń, lecz
wymień wszystkie możliwoSci.
76 Rozwiązania na str. 215, 216
Zadania 5
b Czy jest możliwe, aby po wlaniu do tego naczynia bardzo dużej masy
wrzątku cała woda w naczyniu zaczęła wrzeć? Odpowiedx uzasadnij.
c Oblicz masę wrzącej wody, którą trzeba wlać do naczynia, aby na końcu w
naczyniu znajdowała się woda o temperaturze 20 C. Brakujące dane odszukaj
w tablicach lub w podręczniku. Pomiń ciepło pobrane przez naczynie.
*
117 W naczyniu znajduje się 300 g wody o temperaturze 20 C. W innym
naczyniu z wodą zagotowano 200 g żelaznych gwoxdzi, szybko je odcedzono i
wrzucono do naczynia z chłodną wodą. Zamieszano gwoxdzie z wodą i odczytano
temperaturę, która wynosiła 25,5 C.
Oblicz ciepło właSciwe żelaza, z którego wykonano gwoxdzie. Ciepło właSciwe
J
wody wynosi 42 103 .
,
kg K
Rozwiązania na str. 216, 217 77
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Cząsteczkowa budowa materii rozwiazaniaWewnętrzna budowa materii test 1 z odpowiedziamibudowa atomu zadaniaBudowa materii odpDruzga, wytrzymałość materiałów Ć, zadania kąt obrotu belkiBudowa materii test APowtórzenie budowa materiiDruzga, wytrzymałość materiałów Ć, zadania kolokwium poprawkowepdf wykład budowa materii, podstawowe prawa chemiczne 2014budowa materiiBudowa materii wykład 2Wykład 1 Rola i zadania inżynieri materiałowejbudowa i wlasnosci czasteczkowe gazowwięcej podobnych podstron