1. Если в стакан, наполненный до краев чаем, высыпать осторожно полную ложку сахарного песку, то чай не перельется через края стакана. Почему?
Молекулы воды расположены упорядочено и между ними имеются свободные, пустые пространства. Сахар растворяется в воде и его молекулы занимают эти пустые пространства. То есть, плотность сладкого чая возрастает, а объем практически не меняется. А если объем не изменился, то и вода не выльется.
2. Какое свойство ртути лежит в основе устройства медицинского термометра?
Увеличение объема при повышении температуры и уменьшение объема при понижении температуры. Кроме того, ртуть не прилипает к стеклу и имеет диапазон температур от замерзания до кипения от - 39 до 357 градусов. И измерять температуру ртутным термометром можно в этих пределах.
3. Почему железнодорожные рельсы не делают сплошными?
Из-за линейного расширения стали при увеличении температуры. Сплошной длинный рельс при увеличении температуры создал бы такие напряжения, что выгнулся бы, вырвал крепления и железной дороги не стало бы. При охлаждении результат был бы сходим. А так, между рельсами оставляют пустое пространство, которое заполняют расширившиеся рельсы, или при охлаждении он немного увеличивается, не мешая движению.
4. Линия телеграфа Новгород-Москва каждую зиму становится на 100 м провода короче, а летом длина восстанавливается. Почему.
Из-за температурного расширения летом, и возвращения в норму зимой. Провода никогда не развешивают внатяг, а с небольшим, рассчитанным провисом, что бы они зимой не порвались. Посмотрите решение номера 3.
5. Случается, что стеклянная пробка графина застревает в горлышке и, несмотря на все усилия, не вынимается оттуда. Что надо сделать?
Просто нагреть, например, опустив в кипяток. Газ (или жидкость в графине) за счет объемного расширения создаст давление, которое выдавит пробку. Или Вам вытащить ее за счет создаваемого снизу давления.
1). Формула внутренней энергии газа:
U=i*v*R*T/2
где i - количество степеней свободы, для одноатомного газа, коим является гелий, равна 3
v - количество вещества в молях, вычислим его:
v=m/M, где М - молярная масса, равная для гелия 4*10^-3
v=16*10^-3/4*10^-3=4 моля
R - универсальная газовая постоянная, равна 8.31
Т - температура, измеряется в кельвинах. Чтобы перевести цельсии в кельвины, просто прибавьте к ним 273: 27+273=300 К
Тогда:
U=3*4*8.31*300/2=14958 Дж = 15 кДж.
2). Если расширение изотермическое, то изменение внутренней энергии U=i*v*R*dT/2 равно 0, т.к. dT=0.
Тогда первый закон термодинамики принимает вид:
Q=A
А т.к. работа равна 1 МДж, то и количество теплоты Q тоже равно 1МДж.
Как изменится давление газа, можно определить по формуле Клапейрона:
для изотермы:
p1*V1=p2*V2
т.е. произведение давления и объема должно сохраняться постоянным. Раз объем увеличился (т.к. газ расширялся, как указано в условии), то давление уменьшилось.
