Условие

Городская олимпиада (3-й этап) 2020 9 класс № Э2

Расположите линейку на банке так, чтобы можно было измерять горизонтальную длину струи. Линейка должна располагаться на 2 - 3 см ниже отверстия. Подберите такой диапазон изменения высоты уровня воды в бутылке, что бы струя попадала в банку.

Часть 1. Плавление льда в пресной воде.

В данной части вам необходимо измерить зависимость температуры воды в стакане от времени при плавлении льда. Для этого предлагаем вам следующую последовательность работы:

  • налейте 75 мл (по отметке на стакане) пресной воды при комнатной температуре;
  • попросите, чтобы вам принесли кусок льда;
  • т.к. лед находился в морозильнике, его температура меньше температуры плавления (), поэтому необходимо немного подождать, чтобы он нагрелся до температуры плавления; в это время измерьте его геометрические размеры, рассчитайте объем и массу полученного кусочка льда;
  • поместите в стакан термометр, опустите в него лед, запустите секундомер;
  • проведите измерения зависимости температуры воды в стакане от времени; измерения продолжайте до тех пор, пока весь лед не расплавится, после этого температура воды начнет повышаться, продолжайте измерения до тех пор, пока температура воды не повысится примерно на

1.1 Укажите в своей работе комнатную температуру.

1.2 Укажите значение массы кусочка льда.

1.3 В таблице приведите результаты измерения зависимости температуры воды в стакане от времени.

1.4 Постройте график полученной зависимости.

1.5 Укажите, в каком временном диапазоне происходило плавление льда.

1.6 Пренебрегая теплообменом стакана с окружающей средой, рассчитайте на основании своих экспериментальных данных удельную теплоту плавления льда. При расчетах можно считать, что масса воды в стакане значительно больше массы кусочка льда.

Теперь вам необходимо уточнить полученное значение удельной теплоты плавления, учитывая теплообмен с окружающей средой (через боковые стенки, дно стакана и свободную поверхность жидкости).
Так как мощность теплообмена пропорциональна разности температур стакана и окружающей среды, то количество переданной теплоты, может быть выражено через определенную площадь на графике зависимости температуры от времени.

1.7 Укажите, какая площадь на графике пропорциональна количеству переданной теплоты посредством теплообмена.

1.8 Рассчитайте удельную теплоту плавления льда, учитывая теплообмен с окружающей средой.

Часть 2. Плавление льда в растворе соли.

Проведите измерения и расчеты аналогичные Части 1, для плавления льда в растворе соли.
Вы должны привести в работе:

  • комнатную температуру (она же может измениться);
  • значение массы кусочка льда;
  • таблицу измерений зависимости температуры содержимого стакана от времени, график полученной зависимости;
  • приближенное значение удельной теплоты плавления льда в соленой воде (если пренебречь теплообменом);
  • уточненное значение удельной теплоты плавления льда в соляном растворе (с учетом теплообмена);
  • уточнять значение удельной теплоты плавления с учетом теплообмена не требуется.

2.1 Измерьте и укажите, на какой высоте вы измеряли длину струи. Укажите, в каком диапазоне высот уровня воды в бутылке вы проводили измерения.

2.2 Измерьте зависимость длины струи от времени. Постройте график полученной зависимости.

2.3 Предложите функцию, описывающие ваши экспериментальные данные (зависимость длины струи от времени ), определите численные значения параметров вашей зависимости.

2.4 Качественно объясните вид зависимости длины струи от времени. (Оценка численных параметров в данном пункте не требуется – вы должны объяснить только вид зависимости).

Задача 9-2. «Плавление льда»

Оценка погрешностей в данной работе не требуется. Тем не менее, старайтесь проводить измерения тщательно и аккуратно. При ответе на качественные вопросы (3.1 – 3.3, 4.2) будьте предельно краткими – если сказано перечислить, то просто перечислите, без лишних комментариев.

В данной работе Вам необходимо исследовать процесс плавления льда в чистой воде и насыщенном растворе поваренной соли. Может, вы поймете, зачем зимой дороги посыпают солью!

Оборудование: пластиковый стаканчик с отметкой объема 75 мл, электронный термометр, секундомер, линейка, 3 куска льда, пресная вода, раствор поваренной соли, соль поваренная, одноразовая тарелка.

Для вас приготовлено только 3 куска льда в холодильнике. Каждый кусок льда будет выдаваться по вашему требованию. Прежде чем приступать к измерениям дайте льду нагреться до температуры плавления.

Справка:

Плотность воды (и соляного раствора) кгм;

Плотность льда кгм;

Удельная теплоемкость воды Джкгград.

Считайте, что мощность теплообмена между водой в стакане и окружающей средой пропорциональна разности их температур.

Часть 3. Сравнение процесса плавления в пресной и соленой воде.

3.1 Укажите основные физические факторы, влияющие на погрешность определения удельной теплоты плавления льда в данных экспериментах.

3.2 От чего зависит скорость плавления льда в жидкости? Можно ли утверждать, что в соленой воде лед плавится быстрее?

3.3 Какая физическая характеристика процесса плавления оправдывает использование соли для устранения гололеда на дорогах в зимнее время (или зачем дороги посыпают солью)?

Часть 4. Очень быстрое плавление.

Раздробите кусок льда и засыпьте его в стакан, добавьте немного соленой воды (так, чтобы она только покрывала лед, щедро посыпьте солью). Быстро и активно (но аккуратно) перемешивайте смесь в стакане.

4.1 Укажите, до какой минимальной температуры вам удалось охладить смесь таким образом?

4.2 Укажите физические причины, по которым смесь так быстро и сильно охлаждается.

Э5 Экспериментальная задача 10-5

В данном задании вы должны исследовать скатывание металлического шарика по изогнутому желобу.

 РеспубликанскаяРесп. 2021 10 кл. Движение по окружностиКриволинейное движение. Радиус кривизныМатематический маятник У Р Б П ≈4/5 Э2 Экспериментальная задача 10-2

Вам необходимо исследовать процесс теплопередачи по
металлическим стержням и трубке, заполненной водой. В качестве
источника тепла используйте пламя …

 РеспубликанскаяРесп. 2003 10 кл. Скрытая теплота. Плавление, кипение, конденсацияТеплопередачаЗаконы теплопроводности У Р Б П ≈4/5 Э1 Измерение малой теплоемкости

Приборы и оборудование: Стакан с крышкой, термометр, сосуд с холодной водой, вода горячая, секундомер, мензурка, металлическое тело на …

 Городская3-й этап 2011 11 кл. Уравнение теплового баланса (калориметрия)ТеплопередачаПостроение модели и допущения У Р Б П ≈4/5 Э2 Изучение теплового расширения

В данной работе вам необходимо исследовать законы теплового расширения воды и воздуха.
Плотность воды при комнатной температуре считайте равной …

 РеспубликанскаяРесп. 2017 9 кл. Статика: условия равновесияМодель сплошной среды. ПлотностьЗакон Архимеда, плавание тел У Р Б П ≈4/5 Э1 Поплавок в трубке

Приборы и материалы: секундомер с памятью этапов, штатив, трубка стеклянная со шкалой, гибкий силиконовый шланг с зажимом, набор из 4 пластиковых …

 РеспубликанскаяРесп. 2026 10 кл. Равномерное движениеСредняя и мгновенная скоростьСила тяжести и вес тела У Р Б П ≈4/5 Т2 Тепловая разминка
  1. В калориметре при общей температуре, равной температуре плавления льда находится смесь воды и льда общей массой …
 РеспубликанскаяРесп. 2010 9 кл. МощностьТемпература и количество теплотыУравнение теплового баланса (калориметрия) У Р Б П ≈4/5
Нужна подсказка? →