Задачи очень трудные. D1. Цилиндр прикреплен вверх дном к стенке открытого сосуда с водой (рис

D1. Цилиндр прикреплен вверх дном к стенке открытого сосуда с водой (рис. 15.8). Верхняя часть цилиндра заполнена воздухом, давление которого равно атмосферному. Высота дна цилиндра над уровнем воды h = 1,0 см. Вода имеет температуру t₀ = 0 °С. На сколько сместится уровень воды в цилиндре, если воду и воздух нагреть до 100 °С (но не доводить воду до кипения)? Тепловым расширением воды и цилиндра, а также давлением водяного пара при 0 °С пренебречь. Сосуд широкий.

D2. Подвижный поршень делит цилиндр на две равные части объемом V₀ = 1,0×10^–3 м³. В одной части нахо­дится сухой воздух, в другой – водяной пар и т = 4 г воды. При медленном нагревании цилиндра поршень при­ходит в движение. После смещения поршня на 1/4 часть длины цилиндра движение прекратилось. Каковы масса воздуха M₀ и водяных паров М,находившихся в сосуде до нагревания? Какова была начальная температура t₀ и при какой температуре t₁поршень перестал двигаться? Зависимость давления насыщенных паров p_н(t) воды от температуры:

t, °С: 100 120 133 152 180

р_н, кПа: 100 200 300 500 1000

D3. Смесь газов, состоящую из m₁ = 100 г азота и неизвестного количества кислорода, подвергают изотерми­ческому сжатию при температуре Т = 74,4 К. График за­висимости давления смеси газов от ее объема приведен на рис. 15.9 (в условных еди­ницах). Определите массу ки слорода . Рассчитайте давление насыщенных паров кислорода при этой тем­пературе.

Примечание. Т = 74,4 К – это температура кипения жидкого азота при нормаль­ном давлении; кислород ки­пит при более высокой тем­пературе.

D4. При относительной влажности воздуха f₁ = 50 % вода, налитая в блюдце, испарилась на открытом воздухе за время t₁ = 40 мин. За какое время t₂ испарилась бы вода при f₂ = 80 %?

D5.В высокочувствительном герметическом калори­метре измеряют теплоемкость неизвестного количества m воды, повышая температуру. При t₁ = 10,5 °С теплоемкость скачком упала с с₁до с₂. Объем сосуда калориметра V = 1 л. Пользуясь графиком зависимости плотности насыщенных паров воды р_н от температуры (рис. 15.10), найти т, c₁, с₂. При t₁удельная теплота испарения воды равна L = 2,25×10⁶ Дж/кг. Молярная теплоемкость водяного пара при постоянном объеме c_V = 3R = 24,9 Дж/(моль×К).

D6. В замкнутом сосуде находятся насыщенный пар при температуре 100 °С и немного воды. Масса пара М = 100 г, масса воды т = 1,0 г. Сосуд нагревают, пока вся вода не испарится. До какой температуры T₂надо нагреть сосуд? Какое количество тепла Q для этого пот­ребуется? Давление насыщенного водяного пара возраста­ет на 3,7 кПа при повышении температуры на 1°С. Удельная теплота испарения воды L = 2,25×10⁶ Дж/кг. Удельная теплоемкость водяного пара c_V = 1,38×10³ Дж/(кг×К).

D7.Вкастрюле глубиной 10 см и объемом 1,0 л нагревают на плите 100 г молока. Температура молока поднялась от 85 °С до 95 °С за 5,0 мин. Через какое время молоко «убежит»?