Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Система уровневых задач.
Тепловые явления.
8 класс.
На первом уроке по решению задач выделяется базис – тот минимум знаний, который необходим для решения задач. Усиление задач по объему и сложности идет в двух направлениях: по горизонтали, где при переходе на более высокий уровень увеличивается количество рассматриваемых физических процессов, и по вертикали, где в пределах одного уровня все глубже изучается само физическое явление.
1 этап. Делаем расчет количества теплоты при увеличении внутренней энергии тела. Например,
I – уровень:
Cт mΔt
Q = λm
cжmΔt
II –уровень:
cт mΔt
Q = λm + cжmΔt
cжmΔt
III – уровень:
cтmΔtт + λm + cжmΔtж
Q = λm + cжmΔt + L m
cтmΔtт + λm + cжmΔtж +Lm
и.т д до V –уровня.
2 этап. Выясняем, откуда берется энергия а увеличение внутренней энергии тела; в решение вводится формула для вычисления энергии, выделяемой при сгорании топлива.
Например,
I – уровень:
cт mΔt
qmт = λm
cжmΔt
и.т.д., по уровням.
3 этап. Выясняем. Вся ли энергия сгоревшего топлива идет на увеличение внутренней энергии тела, и вводим коэффициент полезного действия (КПД). Таким образом идет постепенное приближение к реальным физическим процессам. Например,
I –уровень:
cт mΔt
ηqmт = λm
cжmΔt
Lm
и.т.д., по уровням.
4 этап. Переходим к применению закона сохранения энергии при теплообмене. В соответствии с условием строим графики физических процессов при теплообмене и составляем уравнение теплового баланса.
На четвертом уровне можно предложить желающим составить задачи самостоятельно и решить их. Решение задач сопровождается обязательной графической иллюстрацией.
5 этап. Выясняем, что не вся энергия, выделяемая телом при уменьшении его внутренней энергии, идет на увеличение внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене, и вводи КПД теплообменника.
Индекс �с� обозначает члены уравнения, описывающие вклад сосуда, в котором происходит тепловой процесс.
Приведенные в таблице графики достаточно условны и указывают лишь на последовательность событий, а не на их продолжительность. Известно, то выравнивание температур идет быстрее при большом перепаде температур и замедляется при его уменьшении.
Тепловые явления.
Этап
I - уровень
II - уровень
III - уровень
1
λm L m
cтmΔt cжmΔt
Q
cтmΔt + λm
λm + cжmΔt
cжmΔt + L m
Q
λm + cжmΔt + L m
cтmΔt + λm + cжmΔt
cтmΔtт + λm + cжmΔtж
Q
2
cтmΔt
λm
qmтоп =
L m
cжmΔt
cтmΔt + λm
qmтоп = λm + cжmΔt
cжmΔt + L m
cтmΔt + λm + cжmΔt + L m
λm + cжmΔt + L m
qm топ =
cтmΔtт + λm + cжmΔtж
3
cтmΔt
λm
ηqmтоп =
L m
cжmΔt
cтmΔt + λm
ηqmтоп = λm + cжmΔt
cжmΔt + L m
cтmΔt + λm + cжmΔt + L m
λm + cжmΔt + L m
ηqm топ =
cтmΔtт + λm + cжmΔtж
4
c1m1Δt=λm2
c1m1Δt1= c2m2Δt2
L m1 = c2m2Δt
L m1= λm2 + c2m2Δt
c1m1Δt1 = λm2+ c2жm2Δt2
c1m1Δt1= c2m2Δt2+ λm2
L m1= λm2 +c2m2Δt+ccmcΔtc
c1жm1Δt1ж=c2тm2Δt2т+ λm2+c2жm2Δt2ж+ +ccmcΔtc
L m1= c2тm2Δt2т+ λm2+ c2жm2Δt2ж+ ccmcΔtc
5
ηc1m1Δt=λm2
ηc1m1Δt1= c2m2Δt2
ηL m1 = c2m2Δt
ηL m1= λm2 + c2жm2Δt
ηc1m1Δt1 = λm2+ c2m2Δt2
ηc1m1Δt1 = c2тm2Δt2т+ λm2
ηL m1= λm2+ c2жm2Δt+ ccmcΔtc
ηc1m1Δt1 = c2жm2Δt2ж+ λm2+ c2тm2Δt2т+ +ccmcΔtc
ηL m1= c2тm2Δt2т+ λm2+ c2жm2Δt2ж+ c2тm2Δt2т
Система уровневых задач.
Тепловые явления.
8 класс.
Вариант № 1.
Какое количество теплоты требуется, чтобы 4 кг льда, взятого при - 200С:
а) нагреть до температуры плавления;
б) превратить в лед с температурой 00С;
в) превратить в воду с температурой 200С;
г) превратить в пер с температурой 1000С?
1*. Решите задачу 1 в случае, если процессы происходят в алюминиевом ведре массой 800г.
2. Какое количество керосина надо сжечь, чтобы из 20 кг льда, взятого при температуре 00С, получить:
а) воду с той же температурой;
б) воду с температурой 400С;
в) пар с температурой 100 0С?
2*. Решите задачу 2 в случае, если процессы происходят в цинковом баке массой 2 кг.
2**. Решите задачу 2 с учетом того, что кпд нагревателя равен 40%.
Какую массу стоградусного пара надо иметь, чтобы:
а) 10 кг воды, взятой при 200С, нагреть до 1000С;
б) из 10 кг льда, взятого при 00С, получить стоградусную воду;
в) из 10 кг льда, взятого при 00 С, получить воду при 400С?
3*.Решите задачу 3 учетом того, что кпд теплообменника равен 80 %.
Какую массу горячей воды (800С) надо впустить в теплообменник, чтобы получить воду с температурой 400С, если у нас есть:
а) 100 л воды при 100С;
б) 10 кг льда при 00С;
в) 25 кг льда при – 100С?
4*. Решите задачу 4 с учетом того, что кпд теплообменника 75%.
Вариант № 2.
Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы 5 кг льда, взятого при – 200С, превратить:
а) в лед при температуре плавления;
б) в воду с температурой 00С;
в) в воду с температурой 300С;
г) в пар при 1000С;
д) в пар при 1000С в медной емкости массой 2 кг?
Какая энергия выделится при превращении 10 кг стоградусного пара:
а) в воду с температурой 1000С;
б) в воду с температурой 400С;
в) в лед с температурой 00С;
г) в лед с температурой -50С;
д) в лед с температурой 00С, в алюминиевой емкости массой 2 кг?
Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы 100 г олова, взятого при 320С, нагреть:
а) на 500С;
б) до температуры плавления;
в) превратить в жидкость при температуре плавления;
г) превратить в жидкость при температуре плавления в медной емкости массой 200 г?
Составить задачу на своем уровне и решить ее.
Вариант № 3.
Какое количество каменного угля потребуется, чтобы 10 кг льда, взятого про – 50С:
а) нагреть до температуры плавления;
б) превратить в воду с температурой 00С;
в) превратить в воду с температурой 200С;
г) превратить в пар с температурой 1000С;
д) превратить в пар с температурой 1000С стальной емкости массой 4 кг?
В нагревателе сожгли 400 г керосина. Сколько льда, взятого при - 100С, можно:
а) нагреть до температуры плавления;
б) превратить в воду с температурой 00С;
в) превратить в воду с температурой 200С;
г) превратить в пар с температурой 1000С в алюминиевой емкости массой 2 кг?
Сколько спирта потребуется, чтобы 200 г свинца, взятого при 270С, нагреть:
а) на 1000С;
б) до точки плавления;
в) превратить в жидкость при температуре плавления;
г) превратить в жидкость при температуре плавления в стальной емкости массой 100г?
Составить задачу на своем уровне и решить ее.
Вариант № 4.
Какое количество керосина потребуется, чтобы с помощью нагревателя с кпд 40 % 20 кг льда, взятого при – 100С:
а) нагреть на 50С;
б) нагреть до температуры плавления;
в) превратить в воду с температурой 00С;
г) превратить в воду с температурой 200С;
д) превратить в пар с температурой 1000С?
Сколько каменного угля потребуется. Чтобы с помощью нагревателя с кпд 80 % 100 кг льда, взятого при -200С:
а) нагреть до точки плавления;
б) превратить в воду с температурой 00С;
в) превратить в воду с температурой 400С;
г) превратить в пар с температурой 1000С;
д) превратить в воду с температурой 200С в стальной емкости массой 10 кг?
В нагревателе с кпд 40 % сжигается 50 кг нефти. Какое количество чугуна, взятого при 00С, можно:
а) нагреть на 1000С;
б) нагреть до температуры плавления;
в) превратить в жидкость при температуре плавления;
г) превратить в жидкость при температуре плавления в стальной емкости массой 10 кг?
Составить задачу на своем уровне и решить ее.
Вариант № 5.
Сколько водяного пара, взятого при 1000С, потребуется для того, чтобы довести до температуры кипения 5 кг:
а) воды, взятой при 200С;
б) льда, взятого при 00С;
в) льда, взятого при -100С;
г) льда, взятого при 00С, в медной емкости массой 500г?
Сколько воды, взятой при 800С, потребуется, чтобы довести до температуры 50 0С массу 4 кг:
а) воды, взятой при 200С;
б) льда, взятого при 00С;
в) льда, взятого при -50С;
г) льда, взятого при 00С, в стальной емкости массой 2 кг?
Сколько воды, взятой при 500С, потребуется, чтобы превратить в воду 10 кг льда:
а) взятого при 00С;
б) взятого при - 200С;
в) взятого при 00С, в медной емкости массой 10 кг;
г) взятого при -100С, в алюминиевой емкости массой 5 кг?
Составить задачу на своем уровне и решить ее.
Вариант № 6.
1. решить задачи варианта 5 с учетом кпд теплообменника.