1. Какое количество теплоты потребуется, чтобы превратить 300 г льда с температурой –4⁰C в воду с температурой 16⁰C? Удельная теплота плавления льда – 332 кДж/кг. 2. Сколько потребуется керосина, чтобы вскипятить 1,7 л воды с начальной температурой 28⁰C? Удельная теплота сгорания керосина – 42 МДж/кг.
3. Смешали 4 л воды с температурой 67⁰C и 1 л воды с температурой 27⁰C. Рассчитайте температуру смеси после установления теплового баланса !

Опыты и наблюдения показывают, что при контакте двух тел, из которых одно мы воспринимаем как горячее, а другое как холодное, про­исходят изменения физических параметров как первого, так и второго тела. «Физическая величина, измеряемая термометром и одинаковая у всех тел или частей тела, находящихся в термодинамическом равновесии друг с другом, называется температурой». Когда термометр приводят в контакт с изучаемым телом, мы видим разного рода изменения: движется "столбик" жидкости, меняется объем газа и т. п. Но вскоре между термометром и телом обязательно наступает термодинамическое равновесие - состояние, при котором остаются постоянными все величины, характеризующие эти тела: их массы, объемы, давления и так далее. С этого момента термометр показывает не только свою температуру, но и температуру изучаемого тела. В повседневной жизни наиболее распространен измерения температуры с жидкостного термометра. Здесь для измерения температуры используется свойство жидкостей при нагревании расши­ряться. Для измерения температуры тела термометр приводят с ним в контакт, между телом и термометром осуществляется процесс теплопередачи до установления теплового равновесия. Чтобы процесс измерения не изменил заметно температуру тела, масса термометра должна быть значительно меньше массы тела, температура которого измеряется.

Дано:

R1 = 3 Oм

R2 = 15 ОМ

R3 = 20 Ом

R4 = 40 Ом

I = 4А

Найти:

1) Эквивалентное сопротивление;

R₃ и R₄ соединены последовательно, их эквивалентное сопротивление

R₃₄ = R₃ + R₄ = 20 + 40 = 60 Ом

R₂ и R₃₄ соединены параллельно, их эквивалентное сопротивление

1/R₂₃₄ = 1/R₂ + 1/R₃₄

1/R₂₃₄ = 1/15 + 1/60 = 4/60 + 1/60 = 5/60 = 1/12

R₂₃₄ = 12 Ом

R₁ и R₂₃₄ соединены последовательно, их эквивалентное сопротивление

R₁₂₃₄ = R₁ + R₂₃₄ = 3 + 12 = 15 Ом

2) Токи, проходящие через каждый резистор I1, I2, I3, I4;

I₁ = 4 А

R₂ и R₃₄ соединены параллельно, токи через них обратно пропорциональны сопротивлениям

U₂ = U₃₄

I₂*R₂ = I₃₄*R₃₄

I₂ = I₃₄*R₃₄/R₂

Суммарный ток по двум ветвям = 4 А

I₂ + I₃₄ = 4

I₃₄*R₃₄/R₂ + I₃₄ = 4

I₃₄*(1 + R₃₄/R₂) = 4

I₃₄*(1 + 60/15) = 4

I₃₄*(1 + 4) = 4

I₃₄ = 4/5 = 0,8 А

I₂ = 4 - I₃₄ = 3,2 А

I₃ = I₄ = I₃₄ = 0,8 А

3) Напряжения на резисторах;

U₁ = R₁I₁ = 3*4 = 12 В

U₂ = R₂I₂ = 15*3,2 = 48 В

U₃ = R₃I₃ = 20*0,8 = 16 В

U₄ = R₄I₄ = 40*0,8 = 32 В

4) Мощность, потребляемую всей цепью;

P = I²R₁₂₃₄ = 4²*15 = 16*15 = 240 Вт

5) Расход электрической энергии цепью за 8 часов.

E = Pt = 240*8*60*60 = 6912000 = 6,912 МДж