3. Własności cieczy i termodynamika
3.1.
W naczyniu cylindrycznym o podstawie
znajduje się rtęć i woda. Masa
wody jest równa masie rtęci. Wysokość słupa obu cieczy w naczyniu wynosi
. Oblicz siłę parcia cieczy na dno naczynia, jeśli gęstość rtęci
2
cm
3
=
S
cm
2
,
29
=
h
3
m
kg
3
r
10
6
,
13
ρ
⋅
=
, wody
3
3
w
m
kg
10
=
ρ
a przyspieszenie ziemskie
2
s
m
8
,
9
=
g
.
3.2.
Kra lodowa o powierzchni
i jednakowej grubości pływa w wodzie
wynurzona na powierzchnię na wysokość
. Gęstość lodu
2
m
2
,
0
=
S
cm
2
=
h
3
l
m
kg
900
=
ρ
,
wody
3
3
w
m
kg
10
=
ρ
. Oblicz masę kry lodowej.
3.3. Na
głębokości
poniżej poziomu wody o gęstości
m
1
=
h
3
3
w
m
kg
10
ρ
=
znajduje
się kulka drewniana, której gęstość
3
k
m
kg
600
ρ
=
. Kulkę tę puszczono. Na jaką
wysokość x wyskoczy kulka ponad poziom wody? Siły tarcia pomijamy.
3.4. Kawałek metalu jest zawieszony na sprężynie. Po zanurzeniu metalu w wodzie (o
gęstości
3
3
w
m
kg
10
=
1
2
=
ρ
) długość sprężyny zmniejszyła się o l
. Gdy ten sam
kawałek metalu zanurzono w cieczy o nieznanej gęstości
ρ
cm
2
1
=
2
długość sprężyny
zmniejszyła się o l
. Obliczyć gęstość
ρ
cm
6
,
2
. Wiadomo, że odkształcenia
sprężyny były proporcjonalne do działającej na nią siły.
3.5.
Do szerokiego naczynia w kształcie walca nalano wody do wysokości
.
Okazało się, że naczynie to ma małą dziurkę na dnie, przez którą zaczęła wypływać
woda. Jaką prędkość ma woda wypływająca z otworu? Dane jest przyspieszenie
ziemskie
m
2
=
h
2
s
m
8
,
9
=
g
.
3.6.
W naczyniu w kształcie walca, w którym zrobiono dwa otworki znajduje się ciecz
(patrz rys. obok). Jeżeli poziom cieczy utrzymywany jest cały czas
na tym samym poziomie, to jaki jest stosunek prędkości wypływu
cieczy w otworze górnym v
1
do prędkości wypływu cieczy w
otworze dolnym v
2
?
h
h/
4
v
v
1
2
3.7.
Do wody o masie
g i temperaturz
C
° wrzucam
kg
5
,
0
2
=
m
urze
C
10
2
°
−
=
t
że ciepło właściwe wody
e
y lód o masie
i tem
. Wi
k
5
,
4
1
=
m
perat
20
1
=
t
emy,
C
kg
J
°
⋅
10
2
3
⋅
,
4
1
=
c
właściwe lodu
, ciepło
C
kg
°
⋅
J
3
10
1
,
2
2
⋅
=
c
opnienia
lodu
, ciepło t
kg . Wyznacz
J
10
36
,
3
5
⋅
=
l
ć temperaturę końcową t
k
uzyskanej wody.
Jaką n
y
3.8.
ajmniejszą masę m pary wodnej o temperaturze
należy
C
120
1
°
=
t
g
10
l
=
m
ę. Przyją
wprowadzić do kalorymetru o masie
g
100
k
=
m
, zawierającego
lodu o
temperaturze C
10
2
°
−
=
t
aby uzyskać
etrze tylko wod
ć ciepło
właściwe par
w kalorym
y
K
kg
J
00
⋅ , ciepło właściwe wody
19
pary
=
c
K
kg
J
4200
w
⋅
=
c
,
ciepło właściwe lodu
K
kg
J
0
⋅ , ciepło właściwe kalorym
210
l
=
c
etru
K
kg
J
400
⋅
=
c
, ciepło skr
k
aplania pary
kg
J
10
3
,
1
6
⋅
i ciepło topnienia lodu
=
r
kg .
J
10
3
,
3
5
⋅
=
l
3.9.
W naczyniu znajduje się gaz o masie cząsteczkowej M, temperaturze T i ciśnieniu p.
Obliczyć gęstość gazu w tych warunkach. Obliczenia numeryczne wykonać dla
,
K
300
=
T
, Pa
10
04
,
1
5
⋅
=
p
kmol
kg
32
=
M
. Stała gazowa
K
kmol
J
8320
⋅
=
R
.
1
