4 VI
Побічна
Fe
2.
Існування якого із цих елементів було передбачено Д.І. Менделєєвим?
Задача 4
Прийшовши додому після одного з перших уроків хімії, Василь з подивом виявив, що
його просто переслідують хімічні процеси. Так, колір змінюють папір під щіточкою з
аквареллю, екран ввімкненого телевізора, висихаючи бризки бруду на черевиках; тепло
виділяють запалений сірник, батарея опалення і шкіра самого Василя; сира картопля
відрізняється за смаком від смаженої, навіть якщо її вмочити в олію; бульбашки газу
виділяються з пляшки “Кока-Коли” при її струшуванні, зі здобного тіста і з гарячої
сковорідки, на яку потрапила вода.
Віднісши всі ці явища до хімічних, Василь вирішив, що хімія — найголовніша наука і
необхідно вивчати тільки цей предмет.
4,5 мм/с
Объяснение:
Возьмём промежуток времени t = 1 с. За это время стакан опустится в воду на глубину, равную 8 мм (исходя из данной скорости опускания) или 0,8 см.
Тогда стакан вытеснит объем воды, равный собственному объёму, погруженному в воду.
V = 0,8 см × 6 см × 6 см = 28,8 см³
Теперь смотрим приложенную схему. На ней изображён сосуд с погруженным в него стаканом в объеме. Из данной схемы можно сказать: вытесненная вода будет распределяться по свободной от стакана площади S, поднимаясь на некоторую высоту h, которую мы хотим найти.
Искомая площадь S есть ничто иное, как разность площадей большого и малого квадрата, т.е.:
S = (10 см)² - (6 см)² = 100 см² - 36 см² = 64 см²
Если умножить полученную площадь на искомую высоту, получим, очевидно, объем вытесненной воды, полученный раннее (т.к. он весь распределяется по сосуду)
Тогда Sh = V
h = V/S
h = 28,8 см³/64 см² = 0,45 см = 4,5 мм
Возвращаясь к началу задачи, вспоминаем, что на высоту 4,5 мм вода поднимается за 1 секунду. Тогда искомая скорость столбика воды - 4,5 мм/с.
Температура 373 К = 100 °С, а это температура кипения воды. Следовательно, чтобы пар, взятый при температуре кипения, превратить в лед при температуре tк = –10 °С, необходимо четыре процесса:
1) сконденсировать пар в воду при температуре t0 = 100 °C, при этом выделится количество теплоты Q1 = m⋅L, где L = 2,3⋅106 Дж/кг — удельная теплота парообразования воды (табличная величина);
2) охладить воду от t0 = 100 °C до t1 = 0 °C (температура замерзания воды), при этом выделится Q2 = c1⋅m⋅(t0 – t1), где c1 = 4,19⋅103 Дж/(кг⋅К) — удельная теплоемкость воды (табличная величина);
3) заморозить воду в лед при температуре t1 = 0 °C, при этом выделится Q3 = m⋅λ, где λ = 330⋅103 Дж/кг — удельная теплота плавления льда (табличная величина);
4) охладить лед от t1 = 0 °C до tк = –10 °C, при этом выделится Q2 = c2⋅m⋅(t1 – tк), где c2 = 2,1⋅103 Дж/(кг⋅К) — удельная теплоемкость льда (табличная величина).
Всего пар отдаст количество теплоты, равное
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = m⋅(L + c1⋅(t0 – t1) + λ + c2⋅(t1 – tк)),
Q = 9,2⋅10^6 Дж.