background image

FIZYKA dla biologów – zestaw 6

 

 
 
1.  Pęcherzyk powietrza, wznosząc się wolno od dna jeziora do jego powierzchni, powiększa swą 

objętość n = 3 razy. Temperatura wody w pobliżu dna wynosi t

1

 = 7

 C, a w pobliżu powierzchni t

2

 

= 27

 C. Ile wynosi głębokość jeziora? Przyjąć, że ciśnienie atmosferyczne wynosi p

0

 = 9,8

10

4

 

N/m

2

, a gęstość wody 

 = 10

3

 kg/m

3

. Uwaga: ciśnienie wywierane przez słup wody o wysokości h 

wynosi h

g (gdzie g = 9,81 m/s

2

 - przyspieszenie ziemskie). 

 

2.  Dwa zbiorniki o objętościach V

1

 i V

2

 wypełniono gazem o masie molowej 

. Ciśnienia i 

temperatury gazu w zbiornikach wynosiły odpowiednio: p

1

 , T

1

 oraz p

2

T

2

. Następnie oba zbiorniki 

połączono. Podczas tej operacji część gazu ulotniła się, a temperatura i ciśnienie gazu 
pozostałego w połączonych zbiornikach uzyskały wartości: p i T. Obliczyć masę gazu, który ulotnił 
się. Stała gazowa wynosi R.  
 

3.  Dwie bańki mydlane, jedna o promieniu r

1

, druga o promieniu r

2

, łączą się (w stałej temperaturze) 

w jedną większą bańkę o promieniu r

3

. Znając napięcie powierzchniowe 

 mydliny, obliczyć 

absolutną wartość ciśnienia atmosferycznego p. 
 

4.  Wyobraź sobie, że utknąłeś w górach i masz w termosie wodę o temperaturze t

1

 = 15

 C. 

Postanowiłeś zagotować wodę, potrząsając termosem. Załóżmy, że podczas jednego wstrząsu 
woda spada z wysokości h = 30 cm oraz że wykonujesz N = 30 wstrząsów / minutę. Po jakim 
czasie woda w termosie zagotuje się (zakładamy idealną izolację termiczną termosu). Ciepło 
właściwe wody jest znane, c = 4200 J/(kg

K). 

 
5.  Termometr o pojemności cieplnej C = 5 J/K i temperaturze początkowej t

1

 = 15

 C włożono do 

wody o masie m = 50 g. Po pewnym czasie odczytano temperaturę na termometrze t

2

 = 36

 C. 

Jaka była początkowa temperatura wody, przed włożeniem do niej termometru? Ciepło właściwe 
wody c = 4200 J/(kg

K) 

 

6.  Piłka do siatkówki o masie M = 200 g i objętości V = 8 l jest napompowana do stanu, w którym 

nadciśnienie (względem ciśnienia atmosferycznego p

0

) wynosi p

1

 = 0,2 atmosfery. Piłkę rzucono 

na wysokość h = 20 m; po odbiciu od twardego podłoża piłka wzniosła się prawie na tę samą 
wysokość. Oszacować maksymalną temperaturę T

max

 powietrza w piłce w chwili uderzenia o 

podłoże. Temperatura na zewnątrz wynosi T = 300 K. Ciepło właściwe powietrza przy stałej 
objętości wynosi c

v

 = 0,7 kJ/(kg

K)

 

7.  1 mol tlenu ogrzano izobarycznie pod ciśnieniem p = 8,3

10

5

 Pa, od temperatury T

1

 = 300 K do 

takiej temperatury, że zajął on objętość V = 10 l. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej tlenu. 
Ciepło molowe tlenu przy stałym ciśnieniu wynosi c

p

 = 29 J/(mol

K). 

 

8.  Do mieszaniny lodu z wodą włożono grzałkę o mocy P = 70 W i włączono ją do źródła napięcia. 

Po upływie czasu t

0

 = 5,5 min. temperatura zaczęła wzrastać z prędkością 

 = 5 K/min. Obliczyć 

początkową masę lodu i masę wody w mieszaninie. Przyjąć ciepło topnienia lodu L = 3,3

10

5

 J/kg, 

ciepło właściwe wody c = 4200 J/(kg

K). Wszelkie straty ciepła pominąć.