НОФ 2023, III кръг (национален), 9. клас — Задача 2. Топлинни явления

Олимпиада по физика 2023, национален кръг, тема за 9. клас (трета състезателна група) · 22 април 2023 г. · 10 т.

Условие

А. В цилиндър под подвижно бутало с пренебрежима маса се намира въздух, който при температура $t = 0\ ^\circ\mathrm{C}$ заема обем $V_0 = 11{,}2\ \mathrm{L}$. Въздухът се нагрява и при разширението повишава температурата си с $\Delta t = 1\ ^\circ\mathrm{C}$.

А. а) Намерете израз за извършената от газа работа и определете нейната стойност.

б) Какво количество топлина е получил газът при този процес?

Вътрешната енергия на газа се дава с израза $U = cT$, където $c = 10{,}4\ \mathrm{J/K}$. Атмосферното налягане е $p_0 = 1{,}0.10^5\ \mathrm{Pa}$. [4,5 т.]

Б. В Дюаров съд (термос) се съхраняват $V = 2\ \mathrm{L}$ течен азот с температура $t_1 = -195\ ^\circ\mathrm{C}$ (температура на кипене при атмосферно налягане). За денонощие от него се изпарява половината от количеството азот. Ако е известно, че при температура $t_2 = 0\ ^\circ\mathrm{C}$ лед с маса $m = 40\ \mathrm{g}$ се стопява напълно в същия съд за време $\tau_2 = 22{,}5\ \mathrm{h}$, намерете специфичната топлина на изпарение $r$ на азота. Постъпващото количество топлина за единица време от околната среда е пропорционално на разлика на температурите извън съда и вътре в съда.

Допълнителни данни: температура на околния въздух: $t_0 = 20\ ^\circ\mathrm{C}$, плътност на течния азот: $\rho_1 = 8.10^2\ \mathrm{kg/m^3}$, специфична топлина на топене на леда: $\lambda = 335\ \mathrm{kJ/kg}$. [5,5 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOF3_2023_9problems.pdf · официални решения: NOF3_2023_9solutions.pdf