Запитання 1. Яку температуру повітря зафіксував учень за станом дротів?
Температура повітря знизилася, оскільки при охолодженні тверді тіла стискаються, що призвело до вкорочення дротів та їхнього натягування. Правильна відповідь: а) знизилась.
Запитання 2. Що знадобиться дівчині для дослідження поглинання енергії темними поверхнями?
Для цього досліду потрібні нагріте тіло як джерело тепла, теплоприймач та рідинний манометр для вимірювання тиску повітря. Правильні відповіді: б), в), г).
Запитання 3. Скільки теплоти потрібно для нагрівання сталевого циліндра вагою 4 Н від 0 до 12°C?
Маса циліндра:
$$m = \frac{P}{g} = \frac{4}{10} = 0,4 \text{ кг}$$
Кількість теплоти:
$$Q = c \cdot m \cdot (t_2 – t_1) = 500 \cdot 0,4 \cdot 12 = 2400 \text{ Дж}$$
Відповідь: 2400 Дж.
Запитання 4. Якою була початкова температура латунного циліндра в досліді з водою?
Об’єм циліндра $V_c = 2 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$, маса води $m_w = 0,05 \text{ кг}$, маса циліндра $m_c = 0,17 \text{ кг}$. За рівнянням теплового балансу:
$$c_w \cdot m_w \cdot (t_{w1} – t) = c_c \cdot m_c \cdot (t – t_{c1})$$
$$210 \cdot 17 = 68 \cdot (20 – t_{c1})$$
$$3570 = 68 \cdot (20 – t_{c1}) \Rightarrow t_{c1} = -32,5 \text{ °C}$$
Відповідь: -32,5°C.
Запитання 5. Про що свідчить довгий гальмівний слід автомобіля?
Це вказує на справність гальм, велику швидкість до початку гальмування та перетворення механічної енергії у внутрішню. Правильні відповіді: а), б), в).
Запитання 6. Що є спільним для теплопровідності та випромінювання?
В обох випадках енергія йде від гарячого тіла до холодного без перенесення речовини. Правильні твердження: а), б).
Запитання 7. Яку речовину досліджували, якщо 100 г при охолодженні на 15°C віддали 750 Дж?
$$c = \frac{Q}{m \cdot \Delta t} = \frac{750}{0,1 \cdot 15} = 500 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°С)}$$
Це сталь. Правильна відповідь: в).
Запитання 8. З якої речовини зроблено тіло масою 1 кг згідно з графіком?
$$c = \frac{Q}{m \cdot \Delta t} = \frac{40\,000}{1 \cdot 100} = 400 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°С)}$$
Така питома теплоємність у міді.
Запитання 9. Які дії допоможуть зберегти тепло в домі?
Для теплозбереження треба прикрити вентиляцію та поставити відбивальний екран за радіатор. Правильні відповіді: а), б).
Запитання 10. Чому дівчині в білому бавовняному одязі комфортніше, ніж хлопцю в темному?
Світлий одяг краще відбиває сонячне проміння, а темний одяг хлопця його інтенсивно поглинає, через що він сильніше нагрівається.
Запитання 11. Чому на Півночі та в пустелі люди носять багато шарів одягу?
Такий одяг має низьку теплопровідність через повітря між волокнами. На Півночі він не випускає тепло тіла, а в пустелі не пускає жар зовні до шкіри.
Запитання 12. На скільки градусів можна нагріти 1 л води теплом, яке виділяє учениця за урок?
Кількість теплоти:
$$Q = P \cdot m_1 \cdot t = 1,6 \cdot 49 \cdot 2700 = 211\,680 \text{ Дж}$$
Зміна температури:
$$\Delta T = \frac{Q}{c \cdot m_2} = \frac{211\,680}{4200 \cdot 1} = 50,4 \text{ °C}$$
Відповідь: на 50,4°C.
Запитання 13. Що спостерігав учень під час кипіння рідин?
З’являється багато бульбашок, температура не росте до випаровування всієї рідини, а загальна маса рідини меншає. Правильні відповіді: а), в), г).
Запитання 14. Які прилади потрібні для визначення питомої теплоти плавлення льоду?
Необхідно мати термометр та ваги. Правильні відповіді: б), г).
Запитання 15. Яку властивість газів доводить дослід з лакмусовим папером та кислотою?
Це доводить дифузію в газах, коли молекули самі перемішуються через хаотичний рух.
Запитання 16. Яка питома теплота згоряння спирту за даними експерименту?
Енергія на нагрівання та випаровування:
$$Q_{отр} = c_в \cdot m_в \cdot \Delta t + L \cdot m_в = 67\,200 + 460\,000 = 527\,200 \text{ Дж}$$
Питома теплота згоряння:
$$q = \frac{Q_{отр}}{m_{сп}} = \frac{527\,200}{0,015} \approx 35 \text{ МДж/кг}$$
Відповідь: 35 МДж/кг.
Запитання 17. Яка речовина зберігає об’єм, але не форму при кімнатній температурі?
Це ртуть, бо вона рідка. Правильна відповідь: г).
Запитання 18. Яку речовину можна розплавити у свинцевій посудині?
Можна розплавити олово, бо його температура плавлення (232°C) нижча за свинцеву (327°C). Правильна відповідь: в).
Запитання 19. Чому в легенях температура нижча, ніж у пахвах?
Це стається через випаровування води з поверхні легенів та їхнє охолодження при вдиханні повітря ззовні.
Запитання 20. Яку рідину нагрівали учні згідно з графіком?
Це етер, бо на графіку температура кипіння становить 35°C. Правильна відповідь: в).
Запитання 21. Які стани та процеси ртуті відображені на графіку?
У точці B ртуть тверда (початок плавлення). При -50°C вона тверда. AB — це нагрівання твердого тіла. На BC внутрішня енергія росла, бо йшло плавлення.
Запитання 22. Від чого залежить швидкість випаровування у прикладах з калюжами, білизною та язиком собаки?
1 — Б (температура); 2 — Г (рух повітря); 3 — В (площа поверхні).
Запитання 23. Скільки теплоти треба для плавлення 5 кг алюмінію при температурі плавлення?
$$Q = \lambda \cdot m = 393\,000 \cdot 5 = 1\,965\,000 \text{ Дж} = 1965 \text{ кДж}$$
Відповідь: в) 1965 кДж.
Запитання 24. Скільки тепла поглинув етер масою 20 г при випаровуванні?
$$Q = L \cdot m = 0,4 \cdot 10^6 \cdot 0,02 = 8000 \text{ Дж} = 8 \text{ кДж}$$
Відповідь: 8 кДж.
Запитання 25. Чому змінюється температура суміші в двигуні при стисненні та розширенні?
При стисненні над газом виконують роботу, і він гріється. При робочому ході газ сам виконує роботу, витрачає енергію і тому охолоджується.
Запитання 26. Яка середня сила тяги двигуна автомобіля при ККД 30%?
Повна енергія: $Q = 42 \cdot 10^6 \cdot 8 = 336 \cdot 10^6 \text{ Дж}$.
Корисна робота: $A = 0,3 \cdot 336 \cdot 10^6 = 100,8 \cdot 10^6 \text{ Дж}$.
Сила тяги:
$$F = \frac{A}{s} = \frac{100,8 \cdot 10^6}{100\,000} = 1008 \text{ Н}$$
Відповідь: 1008 Н.