Фізика. Рівень стандарту. 10 клас. Сиротюк

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

Задачі та вправи № 491-567. Молекулярна фізика та термодинаміка

Розв’язуємо разом

1. Кубик масою 0,02 кг, який змочується водою, плаває на поверхні води. Довжина ребра кубика 0,03 м. На яку відстань від поверхні води занурена нижня грань кубика?

Розв’язання

2. На дротині діаметром 0,7 мм і завдовжки 1 м висів тягар масою 33 кг. Потім тягар відвели вбік до горизонтального положення дротини і відпустили. Чи витримає дротина коливання цього тягаря, якщо межа міцності дротини 4 • 108 Па?

Розв’язання

Рівень А

491. Через трубку з речовиною, що вбирає вологу, пропустили 10 л повітря. У результаті маса трубки збільшилася на 300 мг. Визначте абсолютну вологість повітря.

492. Виміряйте об’єм вашого класу. Скільки кілограмів води міститься в повітрі у вигляді пари за даної температури, якщо пара насичена?

493. У 4 м3 повітря за температури 16 °С міститься 40 г водяної пари. Визначте відносну вологість повітря.

494. Покази сухого термометра у психрометрі 15 °С, вологого - 12 °С. Визначте відносну вологість повітря.

495. Як ненасичену пару можна перетворити в насичену?

496. Вода легша від піску. Чому ж вітер може підняти хмари піску, але дуже мало водяних бризок?

497. На поверхню води покладіть два сірники і шматком мила торкніться води між ними. Повторіть дослід, торкнувшись води шматком цукру. Результати досліду поясніть.

498. На яку висоту підніметься вода в капілярі діаметром 1 мм?

499. На яку висоту підніметься вода у ґрунті внаслідок його пористості, якщо діаметр ґрунтових капілярів 7,5 • 10-5 м, а вода повністю змочує ґрунт?

500. У капілярній трубці, радіус якої 0,5 мм, рідина піднялася на висоту 11 мм. Визначте густину цієї рідини, якщо коефіцієнт поверхневого натягу становить 0,022 Н/м.

501. Яку роботу треба виконати, щоб надути мильну бульбашку радіусом 4 см? Коефіцієнт поверхневого натягу мильного розчину дорівнює 40 мН/м.

502. Чому волейбольна сітка дуже натягується після дощу?

503. Чому крапля спирту розтікається по склу, а крапля ртуті набирає форму кулі?

504. Чому навколо окремих снігових кучугур, які навесні ще зберігаються на полях, запас води у ґрунті більший, ніж подалі від них?

505. Вода піднялася в капілярній трубці на 3 см. Визначте внутрішній радіус трубки, вважаючи, що вода змочує її повністю.

506. Твердість матеріалу можна встановити двома способами: учавлюванням у нього сталевої кульки і нанесенням подряпини. Який із способів характеризує пластичність, а який - крихкість?

507. Чому під час недбалого поводження із зошитом кутики аркушів загинаються і їм неможливо надати початкової форми?

508. Визначте абсолютне видовження сталевого стержня завдовжки 5 м і площею поперечного перерізу 8 • 10-5 м2 під дією вантажу вагою 1,96 кН.

509. Яку силу треба прикласти до сталевого дроту завдовжки 3,6 м і площею поперечного перерізу 10-6 м2, щоб видовжити його на 2 мм?

510. Під дією якої сили, спрямованої вздовж осі стержня, у ньому виникає напруга 1,5 • 108 Па? Діаметр стержня 0,4 см.

511. Дріт завдовжки 5,4 м під дією вантажу видовжився на 2,7 мм. Визначте абсолютне та відносне видовження дроту.

512. Абсолютне видовження стержня дорівнює 1 мм, а відносне - 0,001. Якою була довжина недеформованого стержня?

513. Яка сила діє на лопать парової турбіни, площа перерізу якої становить 16 см2, якщо механічна напруга в лопаті дорівнює 25 кН/см2?

514. Штампують монету діаметром 24 мм. Яка сила удару по заготовці? Межа текучості металу 200 Н/мм2.

Рівень Б

515. У який період доби влітку відносна вологість повітря вища за однакової абсолютної вологості?

516. Водяну пару, що має температуру 27 °С і тиск 15 мм рт. ст., без зміни об’єму охолоджують до 17 °С. Який тиск має пара за цієї температури? Якою стане ця пара?

517. Пара має температуру 27 °С і тиск 10 мм рт. ст. Що це за пара? Якою стане пара, коли її об’єм зменшиться від 2 до 0,5 л, а температура знизиться до 7 °С?

518. Густина насиченої пари ртуті за температури 20 °С становить 0,02 г/м3. Визначте тиск пари за цієї температури.

519. Чому за літаком, що летить на великій висоті, утворюється слід?

520. Температура повітря 16 °С, точка роси 6 °С. Яка абсолютна і відносна вологість повітря?

521. За температури 24 °С повітря має відносну вологість 70 %. Скільки води додатково випарується в 1 м3 такого повітря?

522. У повітрі об’ємом 60 м3 є водяна пара масою 510 г. Температура повітря 19 °С. Визначте тиск водяної пари і відносну вологість повітря.

523. За температури 15 °С відносна вологість повітря в кімнаті дорівнює 80 %. Який тиск водяної пари?

524. Визначте відносну вологість повітря у класі, якщо його температура 18 °С, а точка роси 14 °С. Чи комфортні такі умови для навчання?

525. Яку роботу проти сил поверхневого натягу треба виконати, щоб рухому перекладину дротяної П-подібної рамки, на якій утворилася мильна плівка, перемістити на 3 см? Довжина перекладини 6 см.

526. Для визначення коефіцієнта поверхневого натягу води використали піпетку, діаметр вихідного отвору якої 2 мм. Маса 40 крапель, як виявилося, дорівнює 1,9 г. За цими даними визначте коефіцієнт поверхневого натягу води.

527. Тиск, створений поверхневим шаром, дорівнює для води 10 • 108 Па, для спирту 2,4 • 108 Па, для ефіру 1,4 • 108 Па. Чому ж такий великий тиск не розчавить навіть бульбашку повітря, яка міститься в рідині?

528. Крапля води витікає з вертикальної скляної трубки діаметром 1 мм. Визначте вагу краплі, якщо температура води 20 °С.

529. 1820 мг мінеральної олії пропустили через піпетку і отримали 152 краплі. Визначте коефіцієнт поверхневого натягу олії, якщо діаметр шийки піпетки 1,2 мм.

530. У дні чайника є круглий отвір діаметром 0,1 мм. До якої висоти в чайник можна налити воду, щоб вона не виливалася крізь отвір? Чи зміниться ця висота, якщо воду в чайнику підігріти?

531. Висота піднімання води по стеблу рису в 15 разів більша, ніж у ґрунті. Визначте діаметр капіляра рису, якщо діаметр капіляра ґрунту 0,3 мм.

532. У двох капілярних трубках різного діаметра, занурених у воду, встановилася різниця рівнів 2,6 см. Коли ці самі трубки занурили у спирт, то різниця рівнів стала 1 см. Знаючи коефіцієнт поверхневого натягу води, визначте коефіцієнт поверхневого натягу спирту.

533. Вода налита у сполучені посудини різних діаметрів. Широку посудину закривають корком. Чи зміниться рівень води в колінах посудини?

534. Який запас міцності забезпечено причіпному пристрою тепловоза, якщо його поперечний переріз 100 см2, межа міцності 500 МПа, а сила тяги тепловоза 75 кН?

535. Стіну якої висоти можна вимурувати із цегли, якщо запас міцності дорівнює 6? Межа міцності цегли 6 • 106 Па, густина - 2 • 103 кг/м3.

536. Вантаж масою 100 кг треба підвісити на дроті, переріз якого становить не більше ніж 10 мм2. З якого металу треба взяти дріт, щоб запас його міцності був у 5 разів більший?

537. До нижнього кінця вертикального дроту завдовжки 5 м і площею поперечного перерізу 2 мм2 підвісили вантаж масою 5,1 кг, унаслідок чого дріт видовжився на 0,6 мм. Визначте модуль Юнга для матеріалу дроту.

538. Дріт завдовжки 3 м і діаметром 0,8 мм висить вертикально. До вільного кінця дроту підвісили вантаж масою 5 кг. Довжина дроту збільшилася на 0,6 мм. Визначте напругу, відносне видовження дроту і модуль пружності.

539. Якого діаметра треба взяти сталевий стержень, щоб під час навантаження 25 кН механічна напруга дорівнювала 60 МПа? Яке абсолютне видовження стержня, якщо його початкова довжина 200 см?

540. Із скількох сталевих дротин діаметром 2 мм має бути виготовлено трос, розрахований на піднімання вантажу масою 3,14 • 103 кг, якщо запас міцності становить 2,9, а межа міцності сталі дорівнює 5,8 • 108 Па?

541. Стержень з поперечним перерізом 5 см2 під дією підвішеного до нього вантажу масою 1200 кг видовжився на 0,012 % від довжини, яку мав у недеформованому стані. Визначте модуль Юнга матеріалу стержня, уважаючи деформацію розтягу пружною.

Є над чим замислитися

542. Дві циліндричні посудини однакової висоти Н з’єднано тонким шлангом знизу. Посудину 1 щільно закрито кришкою. Спочатку в посудині міститься сухе повітря за тиску p1. Потім посудину 2 за сталої температури вщерть наповнюють водою, при цьому в посудині 1 вода піднімається на висоту h (мал. 131). Визначте тиск насиченої пари за температури досліду.

Мал. 131. До задачі 542

543. У класі за температури 20 °С відносна вологість повітря 20 %. Воду якої маси треба додатково випарувати для збільшення відносної вологості до 50 %, якщо об’єм класу 40 м3?

544. Як зміниться відносна вологість повітря під час провітрювання кімнати, якщо в ній температура вища, ніж зовні? Чому?

545. Температура повітря ввечері 18 °С, а його відносна вологість 65 %. Уночі температура знизилася до 4 °С. Чи випаде роса? Якщо випаде, то скільки пари конденсується з кожного кубічного метра повітря?

546. У посудині за температури 20 °С і тиску 760 мм рт. ст. міститься повітря, насичене водяною парою. Який тиск сухого повітря в цій посудині? Який буде тиск повітря, насиченого водяною парою, якщо об’єм зменшити у 2 рази за незмінної температури?

547. У циліндрі під поршнем міститься 0,4 г водяної пари за температури 290 К. Ця пара займає об’єм 40 л. Що треба зробити, щоб пара стала насиченою?

548. Над поверхнею, площа якої 5 км2, шар повітря завтовшки 1000 м має температуру 20 °С і відносну вологість 73 %. Повітря охолодилося до 10 °С. Визначте масу дощу, що випав, і товщину шару опадів на поверхні землі.

549. Поверхневий шар рідини дуже схожий на розтягнуту гумову плівку. Чи справді ця схожість між ними така суттєва? Чи можна, зокрема, до поверхневого шару рідини як до пружно деформованої плівки застосувати закон Гука?

550. Чи правильно, що невеликі краплі рідини на горизонтальній поверхні опори мали б сферичну форму, якби на них не діяла сила притягання Землі?

551. У закритій посудині є рідина з плоскою поверхнею і сферична крапля тієї самої рідини. Чи однаковий буде тиск насиченої пари над плоскою поверхнею рідини і над поверхнею краплі? Що буде з краплею рідини через деякий час?

552. Дві краплі ртуті радіусом 1 мм кожна злилися в одну велику краплю. Яка енергія виділиться при цьому злитті? Уважайте процес ізотермічним.

553. Повітряна бульбашка діаметром 2 мкм міститься у воді біля самої її поверхні. Визначте густину повітря в бульбашці, якщо повітря над поверхнею води перебуває за нормальних умов.

554. Різниця Δh рівнів рідини в колінах U-подібної трубки дорівнює 23 мм. Діаметри d1 і d2 каналів у колінах трубки дорівнюють відповідно 2 і 0,4 мм. Густина рідини дорівнює 0,8 г/см. Визначте поверхневий натяг рідини.

555. Капілярна трубка діаметром 0,5 мм наповнена водою. На нижньому кінці трубки вода повисла у вигляді краплі. Цю краплю можна прийняти за частину сфери радіусом 3 мм. Визначте висоту стовпчика води у трубці.

556. Широке коліно U-подібного ртутного манометра має діаметр 4 см, а вузьке - 0,25 см. Різниця рівнів ртуті в обох колінах дорівнює 200 мм. Визначте тиск, який показує манометр, прийнявши до уваги поправку на капілярність.

557. У металеву посудину з підфарбованою рідиною вставлено тоненьку скляну трубочку. Якщо підігрівати посудину, то стовпчик рідини спочатку знизиться, а потім підвищиться. Поясніть це явище.

558. Крапля ртуті масою 1 г розбивається на 100 однакових крапель. Визначте, на скільки збільшиться при цьому енергія поверхневого шару ртуті.

559. Якого виду деформація виникає в циліндричній пружині шкільного динамометра під час зважування? Відповідь поясніть.

560. Оцініть, якої найбільшої висоти h на поверхні землі можуть бути гори. Де вищі гори: на Землі чи на Марсі? Чому?

561. Під час океанічних досліджень, щоб узяти пробу ґрунту, на дно океану на сталевому тросі опускають спеціальний прилад. Яка максимальна глибина занурення приладу, якщо межа міцності сталі 3,4 • 108 Па? Масу та об’єм приладу до уваги не брати.

562. Тіло масою 6 т піднімають із прискоренням 0,2 м/с2. Матеріал троса втримує максимальну механічну напругу 800 МПа. Який має бути діаметр троса при запасі міцності 5?

563. Який найменший завдовжки має бути свинцевий дріт, щоб він розірвався від власної ваги, якщо його вертикально підвісили за один кінець? Межа міцності свинцю 1,96 • 107 Па.

564. Гиря масою 10 кг, прив’язана до дротини, обертається із частотою 2 Гц навколо вертикальної осі, яка проходить через кінець дротини, ковзаючи при цьому без тертя по горизонтальній поверхні. Довжина дротини дорівнює 1,2 м, а площа поперечного перерізу дорівнює 2 мм2. Визначте напругу металу дротини. Масою знехтувати.

565. До сталевої дротини довжиною 1 м і радіусом 1 мм підвісили вантаж масою 100 кг. Визначте роботу розтягу дротини.

566. Дзеркальце гальванометра підвішено на дротині завдовжки 10 см і діаметром 0,01 мм. Визначте закручуючий момент, який відповідає відхиленню «зайчика» на 1 мм по шкалі, яка віддалена на 1 м від дзеркальця. Модуль зсуву матеріалу дротини 4 • 1010 Па.

567. У горизонтально розташованому циліндрі завдовжки 1 м може ковзати без тертя тонкий поршень. Поршень прикріплено до днищ циліндра за допомогою двох однакових пружин жорсткістю 2 кН/м кожна. Із циліндра викачано повітря, поршень міститься посередині циліндра, а пружини перебувають у недеформованому стані. На яку відстань зміститься поршень, якщо одну із частин циліндра заповнити молекулярним азотом, маса якого дорівнює 7 г, а температура 7 °С?



Підтримати сайт і наші Збройні Сили можна за посиланням на Buy Me a Coffee.