Вариант 10, страница 75 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-5. Испарение и конденсация. Влажность воздуха. Кипение - страница 75.

Условие.

Вариант 10

1. Почему летом на лугу после захода солнца туман сначала появляется в низинах?

2. Определите относительную влажность воздуха в помещении при температуре $22\ ^\circ\text{C}$, если показание влажного термометра психрометра равно $16\ ^\circ\text{C}$.

3. В радиаторе водяного отопления сконденсировалось $2,5\ \text{кг}$ водяного пара при температуре $100\ ^\circ\text{C}$. Вода вышла из радиатора при температуре $80\ ^\circ\text{C}$. Какое количество теплоты получила комната?

Решение.

1. После захода солнца земля и трава начинают быстро остывать за счет теплового излучения. Прилегающий к поверхности слой воздуха охлаждается от земли. Поскольку холодный воздух плотнее и тяжелее теплого, под действием силы тяжести он стекает в низины и другие понижения рельефа, вытесняя оттуда более теплый воздух. В результате этого процесса температура в низинах становится самой низкой в окрестности. Когда температура воздуха достигает точки росы, водяной пар, содержащийся в нем, начинает конденсироваться, образуя мельчайшие капельки воды. Совокупность этих капелек и представляет собой туман. Таким образом, туман образуется в первую очередь в низинах, где воздух охлаждается быстрее и сильнее всего.

Ответ: Летом после захода солнца холодный воздух, как более плотный, скапливается в низинах. При охлаждении до точки росы содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется, и именно в этих местах первым появляется туман.

2. Дано:
Показание сухого термометра, $t_с = 22$ °C
Показание влажного термометра, $t_в = 16$ °C

Найти:

Относительная влажность воздуха, $\phi$ - ?

Решение

Относительную влажность воздуха с помощью психрометра определяют по психрометрической таблице. Для этого необходимо знать показания сухого термометра и разность показаний сухого и влажного термометров.
1. Вычислим разность температур:
$\Delta t = t_с - t_в = 22 \text{ °C} - 16 \text{ °C} = 6 \text{ °C}$
2. По психрометрической таблице на пересечении строки, соответствующей температуре сухого термометра ($\text{22}$ °C), и столбца, соответствующего разности температур ($\text{6}$ °C), находим значение относительной влажности.
Это значение равно 54%.

Ответ: Относительная влажность воздуха в помещении составляет 54%.

3. Дано:
$m = 2,5$ кг
$t_1 = 100$ °C
$t_2 = 80$ °C
Удельная теплота парообразования воды, $L = 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг
Удельная теплоемкость воды, $c = 4200$ Дж/(кг·°C)

Все данные представлены в единицах, подходящих для расчетов.

Найти:

$\text{Q}$ - ?

Решение

Количество теплоты, полученное комнатой, равно количеству теплоты, которое выделил пар и образовавшаяся из него вода. Этот процесс состоит из двух этапов:
1. Конденсация пара в воду при температуре кипения ($100$ °C). Количество выделившейся теплоты $Q_1$ рассчитывается по формуле:
$Q_1 = L \cdot m$
2. Охлаждение образовавшейся воды от $100$ °C до $\text{80}$ °C. Количество выделившейся теплоты $Q_2$ рассчитывается по формуле:
$Q_2 = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Общее количество теплоты $\text{Q}$ равно сумме $Q_1$ и $Q_2$:
$Q = Q_1 + Q_2 = L \cdot m + c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Подставим числовые значения и произведем расчеты:
$Q_1 = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 2,5 \text{ кг} = 5,75 \cdot 10^6 \text{ Дж}$
$Q_2 = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \cdot 2,5 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °C} - 80 \text{ °C}) = 10500 \text{ Дж/°C} \cdot 20 \text{ °C} = 210000 \text{ Дж} = 0,21 \cdot 10^6 \text{ Дж}$
$Q = 5,75 \cdot 10^6 \text{ Дж} + 0,21 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 5,96 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

Выразим ответ в мегаджоулях (МДж):
$5,96 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 5,96 \text{ МДж}$

Ответ: Комната получила $5,96 \cdot 10^6$ Дж (или 5,96 МДж) теплоты.