Scan Pic0036

Rozwiązanie zadania 2.18 Prawidłowa odpowiedź: A.

Prąd elektryczny płynący w spirali wykonuje pracę

W = PAr,

gdzie P jest mocą grzałki, a Ar- czasem przepływu prądu.

Wykonana przez prąd elektryczny praca jest zamieniona w energię wewnętrzną grzałki: W = AU. Ogrzana do wysokiej temperatury grzałka przekazuje ciepło cieczy, w której jest zanurzona. Z treści zadania wynika założenie, że cały przyrost energii wewnętrznej grzałki zostaje przekazany wodzie: AU = Q (w praktyce tak nie jest), stąd:

PAr = Q =mc_wAT.

W czasie np. 10 minut woda ogrzeje się o AT = 10 K (patrz wykres), stąd, pamiętając, że 1 W = 1 J-s^-1:

c

W

- 600

mAT

J

kg-K

Rozwiązanie zadania 2.19 Prawidłowa odpowiedź: C.

W reakcji spalania energia chemiczna gazu zamienia się w energię wewnętrzną produktów spalania i otaczającego powietrza. Moc palnika można wyrazić jako stosunek przyrostu energii wewnętrznej do czasu, w którym on nastąpił:

_P=M.

Ar

gdzie Ar jest czasem spalania.

Jeśli nad palnikiem umieścić naczynie z wodą, to woda pobiera ciepło z otoczenia. W zadaniu zakłada się, że cały przyrost energii wewnętrznej w procesie spalania jest przekazywany wodzie: Q = AU. Moc palnika P można więc wyrazić następująco:

_r='Q ₌ ^mcw^AT

Ar Ar

gdzie m jest masą wody, c_w - ciepłem właściwym wody, a AT = Af = 90 K. A zatem

P = 1500 W.

Rozwiązanie zadania 2.20 Prawidłowa odpowiedź: A.

Wrzenie cieczy polega na tworzeniu się pęcherzyków pary nasyconej w całej objętości tej cieczy. Pęcherzyk taki może istnieć, jeśli ciśnienie wypełniającej go pary nasyconej jest co najmniej równe ciśnieniu zewnętrznemu. Wrzenie cieczy może się więc odbywać dopiero w takiej temperaturze, w której ciśnienie pary nasyconej tej cieczy jest równe ciśnieniu zewnętrznemu.

Zamieszczony obok wykres, który przedstawia zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury, można więc traktować równocześnie jako wykres zależności temperatury wrzenia od ciśnienia zewnętrznego.

Rozwiązanie zadania 2.21 Prawidłowa odpowiedź: B.

Odcinek b wykresu przedstawia zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury. Patrz rozwiązanie poprzedniego zadania.

Rozwiązanie zadania 2.22 Prawidłowa odpowiedź: C.

Gdyby para wodna była nadal nienasycona, zachowywałaby się jak gaz doskonały i zgodnie z prawem Boyle'a i Mariotte'a (pV = const) przy trzykrotnym zmniejszeniu objętości jej ciśnienie wzrosłoby trzykrotnie. Skoro ciśnienie pary wzrosło tylko dwukrotnie, oznacza to, że osiągnęła ona stan nasycenia, a następnie część jej uległa skropleniu.

Rozwiązanie zadania 2.23 Prawidłowa odpowiedź: A.

Załóżmy, że punkt P charakteryzuje początkowy stan trzech porcji pary. Strzałki na rysunku pokazują trzy przemiany, doprowadzające poszczególne porcje pary do obszaru, w którym osiągają one stan nasycenia.