17.1. в закрытом медном колориметре массой m1 = 0,2 кг находится лед массой m2 = 1 кг при температуре −10 °с. в колориметр впускают пар массой m3 = 0,2 кг, имеющий температуру 110 °с. какая температура установится в колориметре? удельную теплоемкость паров воды в интервале от 100 до 110 °с считать равной 1,7 кдж/(кг•к). удельная теплота парообразования воды равна 2,1 мдж/кг, удельная теплота плавления льда 0,34 мдж/кг. [37 °с]
17.2. при соблюдении необходимых предосторожностей вода может быть переохлаждена до температуры −10 °с. сколько льда образуется из такой воды массой 1 кг, если в нее бросить кусочек льда и этим вызвать замерзание воды? какую температуру должна иметь переохлажденная вода, чтобы она целиком превратилась в лед? удельная теплоемкость переохлажденной воды 4,19 кдж/(кг•к), льда 2,1 кдж/(кг•к). удельная теплота плавления льда 0,33 мдж/кг. [0,12 кг; −160 °с]
17.3. в колбе находилась вода при 0 °с. выкачиванием из колбы воздуха заморозили всю воду в сосуде. какая часть воды при этом испарилась, если колба была теплоизолирована? удельная теплота испарения воды 2,5 мдж/кг. удельная теплота плавления льда 0,33 мдж/кг. [11,7 %]
17.4. в дьюаровском сосуде, содержащем жидкий азот при температуре −195 °с, за время 24 ч испаряется азот объемом 10−3м3 при температуре окружающего воздуха 20 °с. определите удельную теплоту парообразования азота, если известно, что при температуре 0 °с в том же сосуде за время 22,5 ч тает лед массой 4•10−3 кг. считать, что количество теплоты, подводимое ежесекундно к сосуду, пропорционально разности температур снаружи и внутри сосуда. плотность жидкого азота 800 кг/м3, удельная теплота плавления льда 0,33 мдж/кг. [0,019 мдж/кг]
17.5. лед массой 1 кг при температуре 0 °с заключен в теплонепроницаемый сосуд и подвергнут давлению 6,9•107 па. сколько льда расплавится, если при увеличении давления на δp = 3,8•107 па температура плавления льда понижается на 1 °с? понижение температуры плавления от 0 °с считать пропорциональным увеличению давления сверх атмосферного. [11,3 г]
17.6. некоторая установка, развивающая мощность 30 квт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке сечением 1 см2. при установившемся режиме проточная вода нагревается на 15 °с. определите скорость воды, предполагая, что на нагревание воды идет η = 0,3 мощности, развиваемой установкой. [1,44 м/с]
17.7. санки массой 5 кг скатываются с горы, которая образует с горизонтом 30°. пройдя расстояние 50 м, санки развивают скорость 4,1 м/с. вычислите количество теплоты, выделенное при трении полозьев о снег. [1,19 кдж]
17.8. свинцовая пуля, летящая со скоростью 400 м/с, попадает в стальную плиту и отскакивает от нее со скоростью 300 м/с. какая часть пули расплавится, если ее температура в момент удара была равна 107 °с и на нагревание пули пошло η = 0,8 всей работы, совершаемой при ударе? удельная теплоемкость и удельная теплота плавления свинца равны соответственно 126 дж/(кг•к), 25 кдж/кг. [0,05]
Тема 1 КІНЕМАТИКА
Вимірювання. Похибки вимірів. Математика — мова фізики.
Питання для самостійної роботи
1. Похибки вимірювань. Абсолютна та відносна похибки вимірювання.
2. Як визначають абсолютну та відносну похибки непрямих вимірювань.
3. Як правильно записати результат вимірювання.
4. Скалярні й векторні величини.
5. Наближені обчислення.
6. Графіки функцій та правила їх побудови
Рекомендована література:
1. В.Г. Бар'яхтар Ф.Я. Божинова Фізика, 10кл. Академічний рівень
2. Л.С. Жданов Фізика, 1987р.
3. Методичні вказівки до самостійної роботи за сайті технікуму.
Питання для самоконтролю
1. Яку перевагу має графічний метод обробки результатів вимірювання?
2. Визначаючи діаметр дроту за до штангель циркуля, вимірювання
проводили чотири рази. Було одержано такі результати: d1=2,2мм;
d2=2,0мм d3=2,0мм; d4 =2,2мм. Обчисліть середнє значення діаметру дроту,
випадкову похибку вимірювання, абсолютну та відносну похибки
відмірювання. Округліть одержані результати й запишіть результат
вимірювання у вигляді: = сер ± ∆.
3. Щоб довести закон збереження механічної енергії провели експеримент.
Отримали, що середня енергія системи тіл до взаємодії (W1) дорівнювала
225Дж, а після взаємодії (W2) – 243Дж. Оцініть відносну похибку
експерименту.
Методичні рекомендації
МАТЕРІАЛ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ
1. Похибки вимірювань. Абсолютна та відносна похибки вимірювання
Під час вимірювання будь-якої фізичної величини зазвичай виконують
три послідовні операції:
1) вибір, перевірка й встановлення приладів;
2) фіксування показань приладів;
3) обчислення шуканої величини за результатами вимірювань, оцінка
похибки.
Значення будь-якої фізичної величини, що одержується в результаті
замірювання, визначається лише наближено. Під час її вимірювання тим
самим приладом в однакових умовах ми будемо отримувати серію різних
значень. Цей набір значень розташовується в певному числовому
інтервалі (A1, A2). Розкид значень усередині такого інтервалу називають
похибкою вимірювань.
Ø Похибка вимірювання — оцінка відхилення величини вимірюваного
значення величини від Ті справжнього значення. Похибка вимірювання є
мірою точності вимірювання.
Помилки у вимірюванні фізичних величин поділяють на два класи:
випадкові похибки й систематичні похибки.
Випадкові похибки зобов’язані своїм походженням ряду причин, дія
яких неоднакова в кожному досліді й може бути не врахована. Випадкова
похибка — похибка, що змінюється (за величиною та за знаком) від
вимірювання до вимірювання. Випадкові похибки можуть бути пов’язані:
• з недосконалістю приладів (тертя в механічних приладах і т. п.);
• тряскою в міських умовах;
• з недосконалістю об’єкта вимірювання (наприклад, під час
вимірювання діаметра тонкого дроту, який може мати не зовсім круглий
перетин у результаті недосконалості процесу виготовлення);
• з особливостями самої вимірюваної величини.
Припустимо, що використовуючи ту ж саму апаратуру і той самий метод
вимірювання, визначили Nвимірювань величини х і отримали N значення, де
величина х1 - результат першого вимірювання, х2 — другого, xN — N -го
виміру.
Щоб проаналізувати результати, необхідно відповісти на два запитання:
• Як знайти найбільш імовірне значення вимірюваної величини?
• Як визначити випадкову похибку через вимірювання? Відповідь на ці
запитання можна знайти в теорії ймовірностей.
Найбільш вірогідне значення вимірюваної величини (хвим) дорівнює
середньому арифметичному значень, отриманих у результаті вимірів:
випадкова похибка — середня помилка, отримана в результаті всіх
вимірювань, обчислюється за формулою:
Ø Систематична похибка — похибка, що змінюється в часі,
підпорядковуючись певному закону.
Систематичні похибки можуть бути пов’язані з помилками приладів
(неправильна шкала, калібрування і т. п.),які не враховувалися
експериментатором.
Щоб правильно оцінити точність експерименту, необхідно врахувати як
систематичну похибку, яка є результатом роботи приладу, так і випадкову
похибку, зумовлену помилками вимірювань. Цю сумарну похибку називають
абсолютною похибкою вимірювання.
Сама по собі абсолютна похибка не розкриває якість вимірювання. Тому
є сенс говорити про відносну похибку.
Відносна похибка характеризує якість вимірювання й дорівнює
відношенню абсолютної похибки до середнього значення вимірюваної
величини. Відносну похибку іноді називають точністю. Найчастіше відносну
похибку визначають у відсотках.
2. Як визначають абсолютну та відносну похибки непрямих вимірювань
Багато фізичних величин неможливо виміряти безпосередньо, їх
непряме вимірювання має два етапи. Спочатку вимірюють величини х, у, z,
які можна виміряти методом прямих вимірювань, а потім, використовуючи
значення вимірювань х, у, z обчислюють шукану величину f. Нижче в
таблиці виведено формули обчислення відносної похибки для деяких
Объяснение:
функцій
17.1. в закрытом медном колориметре массой m1 = 0,2 кг находится лед массой m2 = 1 кг при температуре −10 °с. в колориметр впускают пар массой m3 = 0,2 кг, имеющий температуру 110 °с. какая температура установится в колориметре? удельную теплоемкость паров воды в интервале от 100 до 110 °с считать равной 1,7 кдж/(кг•к). удельная теплота парообразования воды равна 2,1 мдж/кг, удельная теплота плавления льда 0,34 мдж/кг. [37 °с]
17.2. при соблюдении необходимых предосторожностей вода может быть переохлаждена до температуры −10 °с. сколько льда образуется из такой воды массой 1 кг, если в нее бросить кусочек льда и этим вызвать замерзание воды? какую температуру должна иметь переохлажденная вода, чтобы она целиком превратилась в лед? удельная теплоемкость переохлажденной воды 4,19 кдж/(кг•к), льда 2,1 кдж/(кг•к). удельная теплота плавления льда 0,33 мдж/кг. [0,12 кг; −160 °с]
17.3. в колбе находилась вода при 0 °с. выкачиванием из колбы воздуха заморозили всю воду в сосуде. какая часть воды при этом испарилась, если колба была теплоизолирована? удельная теплота испарения воды 2,5 мдж/кг. удельная теплота плавления льда 0,33 мдж/кг. [11,7 %]
17.4. в дьюаровском сосуде, содержащем жидкий азот при температуре −195 °с, за время 24 ч испаряется азот объемом 10−3м3 при температуре окружающего воздуха 20 °с. определите удельную теплоту парообразования азота, если известно, что при температуре 0 °с в том же сосуде за время 22,5 ч тает лед массой 4•10−3 кг. считать, что количество теплоты, подводимое ежесекундно к сосуду, пропорционально разности температур снаружи и внутри сосуда. плотность жидкого азота 800 кг/м3, удельная теплота плавления льда 0,33 мдж/кг. [0,019 мдж/кг]
17.5. лед массой 1 кг при температуре 0 °с заключен в теплонепроницаемый сосуд и подвергнут давлению 6,9•107 па. сколько льда расплавится, если при увеличении давления на δp = 3,8•107 па температура плавления льда понижается на 1 °с? понижение температуры плавления от 0 °с считать пропорциональным увеличению давления сверх атмосферного. [11,3 г]
17.6. некоторая установка, развивающая мощность 30 квт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке сечением 1 см2. при установившемся режиме проточная вода нагревается на 15 °с. определите скорость воды, предполагая, что на нагревание воды идет η = 0,3 мощности, развиваемой установкой. [1,44 м/с]
17.7. санки массой 5 кг скатываются с горы, которая образует с горизонтом 30°. пройдя расстояние 50 м, санки развивают скорость 4,1 м/с. вычислите количество теплоты, выделенное при трении полозьев о снег. [1,19 кдж]
17.8. свинцовая пуля, летящая со скоростью 400 м/с, попадает в стальную плиту и отскакивает от нее со скоростью 300 м/с. какая часть пули расплавится, если ее температура в момент удара была равна 107 °с и на нагревание пули пошло η = 0,8 всей работы, совершаемой при ударе? удельная теплоемкость и удельная теплота плавления свинца равны соответственно 126 дж/(кг•к), 25 кдж/кг. [0,05]