Задачи средней трудности. В1. Почему в прорезиненной одежде трудно перено­сится жара?

В1. Почему в прорезиненной одежде трудно перено­сится жара?

В2. Почему, если подышать себе на руку, получается ощущение тепла, а если подуть — ощущение холода?

В3. Можно ли считать, что при нормальном атмос­ферном давлении вода, находящаяся в достаточно глубоком сосуде, кипит при 100 °С?

В4. Как отличаются температура кипения и удельная теплота парообразования воды на первом и последнем этажах высотного дома?

В5. В прошлом столетии над вопросом обращения га­зов в жидкое состояние работали английский ученый Фарадей и немецкий ученый Наттерер. Ни тот, ни другой не смогли обратить в жидкость ряд газов, в том числе водо­род, кислород и азот, хотя сжимали их, доводя давление до 300 МПа и охлаждая до –100 °С. Фарадей предпола­гал, что для их сжижения необходимо добиться более сильного охлаждения, Наттерер же полагал, что причиной неудачи является невозможность создать более высокие давления. Кто из них оказался прав? Критические температуры перечисленных газов соот­ветственно равны 33 К, 154 К, 126 К.

В6. Если в комнате достаточно тепло и влажно, то при открывании зимой форточки образуются клубы тума­на, которые в комнате опускаются, а на улице поднима­ются. Объяснить явление.

В7. Как по внешнему виду отличить в бане трубу с холодной водой от трубы с горячей?

В8. Чем объяснить появление зимой инея на оконных стеклах? С какой стороны стекла он появляется?

В9. Капля воды оказалась в открытом космосе. Что с ней будет происходить?

В10. Какая вода будет быстрее охлаждать раскаленный металл: холодная или горячая (кипящая)? Почему?

Рис. 13.13

В11. Почему при критической темпера­туре теплота парообразования любой жидкости равна нулю? В12. На рис. 13.13 изобра­жены изо­термы реаль­ного газа. Покажите на этом рисунке критическую точку, области жидкого и газового состояний. В13. Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?

В14. Как заставить воду замерзнуть кипением?

В15. В каком состоянии вещества плотность повышается с повышением температуры и почему это происходит?

В16. Можно ли расплавить свинец в воде? При каких условиях это возможно?

В17.Почему, когда одежда намокает, становится холодно?

В18. Удельная теплота парообразования воды значительно больше, чем серного эфира. Почему же эфир, налитый на руку, производит значительно большее охлаждение, чем вода?

В19. Почему обычно не бывает росы под густым де­ревом?

В20. Часто можно видеть, как хозяйки, желая ускорить варку, усиливают огонь под кастрюлей, в которой кипит вода. Правилен ли этот прием?

Задачи трудные

Рис. 13.14

С1. Трубка, один конец которой закрыт, наполнена водой и открытым концом погружена в сосуд с водой (рис. 13.14). Вода в трубке и в сосуде нагрета до температуры кипения. Что будет происходить с водой в трубке? С2. Близкий к насыщению пар из состояния А переводят в сос­тояние С (рис. 13.15). Как изменяется внутренняя энергия системы на участке ВС? Какой величине равна заштрихован­ная площадь?

С3. В закрытом подвижным поршнем цилиндре первый раз на­ходится газ при температуре выше критической, второй раз – насыщенный пар, третий раз – не­насыщенный пар. Как в каждом из случаев будет изменяться давление содержимого цилиндра, если начать уменьшать объем?

С4. Большая кастрюля с кипяченой водой, в которой плавает маленькая кастрюля с сырой водой, поставлена на плиту. Вода в маленькой кастрюле закипела раньше, чем в большой. Объяснить, почему это произошло. Будет ли ки­петь вода в маленькой кастрюле, если бросить щепоточку чая в большую кастрюлю?

С5. В запаянной U-образной трубке находится вода. Как узнать, воздух или только насыщенный пар жидкости нахо­дится над водой в трубке?

С6. Жидкость налита в сообщающиеся сосуды разных диаметров. Широкий сосуд плотно закрывается. Изменится ли распределение уровней жидкости в коленах сосуда, и почему?

С7. График изменения давления пара в закрытом сосуде при повышении его температуры имеет форму, показанную на рис. 13.16. Какое заключение можно сделать относительно процессов испарения внутри со­суда?

Рис. 13.16 Рис. 13.17 Рис. 13.18

С8.Было обнаружено, что в запаянной с обоих концов U-образной трубке уровни воды в обоих коленах находятся на одной высоте, когда трубка вертикальна, а также когда она наклонена в вертикальной плоскости (рис. 13.17). При каком условии это возможно?

С9. Одно колено открытого U-образного ртутного мано­метра присоединено к колбе с водой, из которой выкачан воздух (рис. 13.18). Что будет пока­зывать манометр, если колбу погрузить в сосуд с кипящей во­дой? Будут ли зависеть показания манометра от высоты над уровнем моря?

С10. Температура 0 °С является, как известно, одновременно и температурой таяния льда, и температурой замерзания воды. Что же произойдет, если мы в сосуд с водой при 0 °С положим кусок льда при 0 °С?

С11. В два полых стеклянных шара, соединенных трубкой, введе­но некоторое количество воды, после чего из них откачан воздух, и вся система

Рис. 13.19

запаяна. Если перелить всю воду в верхний шар, а нижний, пустой, поместить в сосуд с жидким воздухом (рис. 13.19), то через некоторое время вся вода в верхнем шаре замерзнет, хотя он все время находится при комнатной температуре. Объяснить это явление. С12. Будет ли кипеть вода в пробирке, опущенной в колбу с кипящей водой? Что мы увидим, если поверх воды в пробирку налить толуол (это более легкая жид­кость, не смешивающаяся с водой), температура кипения которого 111 °С?

С13. Опыт Торричелли проводят со спиртом вместо ртути. Найти высоту h, до которой поднимется спирт. Атмосферное давление в момент опыта р₁ = 93,6 кПа. Плот­ность спирта r = 0,76×10³ кг/м³, давление пара спирта при температуре опыта р₂ = 0,6 кПа.

С14. В цилиндре с поршнем находится жидкость под большим давлением. Поршень медленно поднимают. Представить графически зависимость давления р в цилиндре от уве­личения объема V для двух по­стоянных температур Т₁ и T₂ (изотермы T₁ = const и T₂ = const; T₁ < T₂).

С15. Ненасыщенный пар в цилиндре под поршнем сна­чала нагревают при постоянном объеме, затем медленно сжимают при постоянной температуре до полного сжижения. Представить графически зависимость давления р от объ­ема V.