ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ
11. Выберите формулу и рассчитайте соответствующее количество тепла.
11.2. Она хотела использовать растопленный лед для полива цветов в комнате
вода. На берегу реки она взяла куски тающего льда, положила их в ведро и принесла
на кухне. Когда весь лед растаял и температура воды достигла
При температуре 18 ° C в ведре было 5 литров воды.
а) Объясните тепловые процессы, которые происходили со льдом, и запишите для каждого
формула расчета тепла для процесса!
(b) Рассчитайте количество тепла, которое подводится при таянии льда и его восстановлении.
как вода нагревается!
c) Сравните необходимое количество тепла для каждого процесса!
на розташованій горизонтально оптичній лаві можуть переміщатися на ползушках наступні прилади: матовий екран зі шкалою, лінза, предмет (виріз у вигляді букви f), освітлювач. всі ці прилади встановлюються так, щоб центри їх лежали на одній висоті, площини екранів були перпендикулярні до довжини оптичної лави, а вісь лінзи їй паралельна. відстані між відлічуються по лівому краю ползушкі на шкалі лінійки, розташованої уздовж лави.
визначення фокусної відстані збиральної лінзи проводиться наступними способами. спосіб 1. визначення фокусної відстані по відстані предмета
і його зображення від лінзи.
якщо позначити літерами а і b відстані предмета і його зображення від лінзи, то фокусна відстань останньої виразиться формулою
або ; (1)
(ця формула справедлива лише в тому випадку, коли товщина лінзи мала в порівнянні з a і b).
виміри. помістивши екран на досить великій відстані від предмета, ставлять лінзу між ними і пересувають її до тих пір, поки не отримають на екрані виразне зображення предмета (літера f). відрахувавши по лінійці, розташованій уздовж лави, положення лінзи, екрана і предмета, пересувають ползушку з екраном в інше положення і знову відраховують відповідне положення лінзи і всіх приладів на лаві.
зважаючи на неточність візуальної оцінки різкості зображення, вимірювання рекомендується повторити не менше п'яти разів. крім того, у даному способі корисно виконати частину вимірювань при збільшеному, а частина при зменшеному зображенні предмета. з кожного окремого вимірювання за формулою (1) обчислити фокусна відстань і з отриманих результатів знайти його середнє арифметичне значення.
спосіб 2. визначення фокусної відстані за величиною предмета і
його зображення, і за відстанню останнього від лінзи.
позначимо величину предмета через l. величину його зображення через l і відстань їх від лінзи (відповідно) через a і b. ці величини пов'язані між собою відомим співвідношенням
.
визначаючи звідси b (відстань предмета до лінзи) і підставляючи його у формулу (1), легко отримати вираз для f через ці три величини:
. (2)
виміри. ставлять лінзу між екраном і предметом так, щоб на екрані зі шкалою вийшло сильно збільшене і виразне зображення предмета, відраховують положення лінзи і екрану. вимірюють за лінійки величину зображення на екрані. розміри предмета «l» в мм дані на рис.1.
рис. 1.
вимірявши відстань від зображення до лінзи, знаходять фокусна відстань до лінзи за формулою (2).
змінюючи відстань від предмета до екрана, повторюють досвід декілька разів.
спосіб 3. визначення фокусної відстані за величиною переміщення лінзи
якщо відстань від предмета до зображення, яке позначимо через а, більше 4 f, то завжди знайдуться два таких положення лінзи, при яких на екрані виходить чітке зображення предмета: в одному випадку зменшене, в іншому - збільшене (рис.2).
неважко бачити, що при цьому обидва положення лінзи будуть симетричні щодо середини відстані між предметом і зображенням. дійсно, скориставшись рівнянням (1), можна написати для першого положення лінзи (рис.2).
;
для другого положення
.
прирівнявши праві частини цих рівнянь, знайдемо
.
підставивши цей вираз для x в (a - e - x), легко знайдемо, що
;
тобто, що дійсно обидва положення лінзи знаходяться на рівних відстанях від предмета і зображення і, отже, симетричні щодо середини відстані між предметом і зображенням.
щоб отримати вираз для фокусної відстані, розглянемо одне з положень лінзи, наприклад, перше. для нього відстань від предмета до лінзи
.
а відстань від лінзи до зображення
.
підставляючи ці величини в формулу (1), знайдемо
. (3)
цей спосіб є принципово найбільш загальним і придатним як для товстих, так і для тонких лінз. дійсно, коли в попередніх випадках користувалися для розрахунків величинами а і b, то мали на увазі відрізки, виміряні до центру лінзи. насправді ж слід було ці величини вимірювати від відповідних головних площин лінзи. у описуваному ж способі ця помилка виключається завдяки тому, що в ньому вимірюється не відстань від лінзи, а лише величина її переміщення.
виміри. встановивши екран на відстані більшій 4 f від предмета (орієнтовно значення f беруть з попередніх дослідів), поміщають лінзу між ними і, пересуваючи її, домагаються отримання на екрані виразного зображення предмета, наприклад, збільшеного. відрахувавши за шкалою відповідне положення лінзи, зрушують її в бік і знову встановлюють. ці вимірювання проводять п'ять разів.
пересуваючи лінзу, домагаються другий виразного зображення предмета - зменшеного і знову відраховують положення лінзи за шкалою. вимірювання повторюють п'ять разів.
вимірявши відстань а між екраном і предметом, а також середнє значення переміщень е, обчислюють фокусна відстань лінзи за формулою (3).
Первыми объектами, свидетельствующими о наличии электрических явлений в живой природе, были рыбы. Жители Южной Америки давно подметили, что некоторые рыбы наносить парализующие удары. Такими обладают электрические угри, нильский электрический сом, скаты. Еще древние римляне знали, как электрические скаты добывают себе пищу: они не гоняются за добычей, не сидят в засаде, но у крабов или осьминогов, оказавшихся рядом со спокойно плывущими в воде скатами, начинаются конвульсии, и они гибнут от электрического разряда.
Почти слепой электрический угорь ориентируется и распознает предметы, испуская слабые разряды – примерно один в минуту, - создающие на короткое время электрическое поле вокруг всего его тела. Если в это поле попадает какой-нибудь объект или потенциальная жертва, рыба сразу настораживается и либо огибает препятствие , либо спешит к добыче. Электрический угорь из Амазонии – пресноводная рыба из Южной Америки. В отличие от своих мелких сородичей он достигает 2, 5 м в длину, причем четыре пятых тела приходится на электрические органы. Это одно из немногих животных , убивающих током. Он генерирует напряжение до 600 вольт , которое свалить с ног лошадь. Свое длинное тело он может плавно провести под корягой или среди камней, ни разу не коснувшись их.
Удивительными электрическими свойствами обладает клюв утконоса, обитателя австралийских рек. Клюв утконоса животному находить корм, плавая под водой с закрытыми глазами, ушами и ноздрями. Широкий кожистый клюв этого необычного млекопитающего покрыт тысячами крошечных пор с рецепторами, они воспринимают слабые электрические поля, создаваемые мышечными сокращениями их жертвы. Водя своим чувствительным клювом по дну, утконос удовлетворяет ненасытный аппетит: ежедневно он съедает почти столько пищи, сколько весит сам. Он ощущает и более слабые электрические поля, создаваемые движениями воды через препятствия вроде камней и бревен. Это утконосу ориентироваться.
Электрические явления в неживой природе
С давних пор человек наблюдал грозу, молнию, «огни святого Эльма, северное сияние. Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее которого был проведён опыт по извлечению электричества из грозового облака. Широко известен опыт Франклина по выяснению электрической природы молнии. В 1750 им опубликована работа, в которой описан эксперимент с использованием воздушного змея, запущенного в грозу. Средняя длина молнии 2,5 км, некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.
Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуется в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.
Молнии — серьезная угроза для жизни людей. Поражение человека или животного молнией часто происходит на открытых пространствах т.к. электрический ток идет по кратчайшему пути "грозовое облако-земля". Часто молния попадает в деревья и трансформаторные установки на железной дороге, вызывая их возгорание. Поражение обычной молнией внутри здания невозможно, однако бытует мнение, что так называемая шаровая молния может проникать через щели и открытые окна. Обычный грозовой разряд опасен для телевизионных и радиоантенн расположенных на крышах высотных зданий, а также для сетевого оборудования.
Наша планета полна загадок и необычных явлений. Издавна люди интересовались таким специфическим свечением, которое получило название «Огни Святого Эльма». Оно возникает на шпилях зданий и разнообразных заостренных предметах во время снеговых бурь, гроз и торнадо.
В средние века люди не находили научного объяснения этому явлению и считали такой огонек знамением от Высших Сил. Однако сегодня физики доступно объясняют этот удивительный процесс. Оказывается, когда приближается гроза, то на земле накапливается огромное количество электричества. Учитывая тот факт, что воздух заряжен положительными частицами, а земля – отрицательными, то в средних слоях атмосферы при соприкосновении частиц возникает электрический разряд. Огни Святого Эльма представляют собой яркие кратковременные вспышки, искры или бело-голубые огоньки, похожие на факел. Их возникновение сопровождается специфическими звуковыми эффектами: шипением, потрескиванием.