Объясните, почему в холодное время года окна в домах запотевают изнутри. Укажите, какое явление при этом происходит и при каких условиях.

1. Объясните, почему в холодное время года окна в домах запотевают изнутри. Укажите, какое явление при этом происходит и при каких условиях. В холодное время года окна в домах запотевают изнутри из-за конденсации водяного пара. Это происходит, когда тёплый и влажный воздух внутри помещения соприкасается с холодной поверхностью окна. В результате пар охлаждается до температуры, при которой он переходит из газообразного состояния в жидкое, образуя мелкие капельки воды на стекле. Условия для запотевания окон: * Большая разница температур между помещением и улицей. * Высокая влажность воздуха внутри помещения (например, при готовке, сушке белья, дыхании людей). * Плохая вентиляция помещения. 2. Как изменится внутренняя энергия 500 г воды при охлаждении от $30 \text{°С}$ до $0 \text{°С}$? Ответ поясните, не выполняя расчётов. Внутренняя энергия воды уменьшится. При охлаждении молекулы воды начинают двигаться медленнее, их кинетическая энергия уменьшается. Это приводит к уменьшению внутренней энергии всей массы воды. 3. Сколько теплоты выделится при полном сгорании 2 кг сухих берёзовых дров? Запишите формулу и решение. Формула для расчёта количества теплоты, выделяющейся при сгорании топлива: $Q = m \cdot q$, где $m$ — масса топлива, $q$ — удельная теплота сгорания топлива. Дано: * $m = 2 \text{ кг}$ * $q = 1,0 \cdot 10^7 \text{ Дж/кг}$ (удельная теплота сгорания дров из справочных данных) Решение: $$Q = 2 \text{ кг} \cdot 1,0 \cdot 10^7 \text{ Дж/кг} = 2,0 \cdot 10^7 \text{ Дж}$$ **Ответ:** $2,0 \cdot 10^7 \text{ Дж}$ 4. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для плавления 300 г льда при $0 \text{°С}$. Удельная теплота плавления льда — $3,4 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$. Формула для расчёта количества теплоты, необходимой для плавления: $Q = m \cdot \lambda$, где $m$ — масса вещества, $\lambda$ — удельная теплота плавления. Дано: * $m = 300 \text{ г} = 0,3 \text{ кг}$ * $\lambda = 3,4 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$ Решение: $$Q = 0,3 \text{ кг} \cdot 3,4 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг} = 1,02 \cdot 10^5 \text{ Дж}$$ **Ответ:** $1,02 \cdot 10^5 \text{ Дж}$ 5. В железном котле массой 2 кг находится 5 кг воды при $20 \text{°С}$. Какое количество теплоты нужно передать системе, чтобы довести воду до кипения? Удельная теплоёмкость железа — $460 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)}$, воды — $4200 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)}$. Температура кипения воды — $100 \text{°С}$. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, рассчитывается по формуле $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$, где $c$ — удельная теплоёмкость, $m$ — масса, $\Delta T$ — изменение температуры. Сначала найдём количество теплоты для нагревания железного котла: Дано для котла: * $m_{\text{котла}} = 2 \text{ кг}$ * $c_{\text{железа}} = 460 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)}$ * $\Delta T_{\text{котла}} = 100 \text{°С} - 20 \text{°С} = 80 \text{°С}$ $$Q_{\text{котла}} = 460 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)} \cdot 2 \text{ кг} \cdot 80 \text{°С} = 73600 \text{ Дж}$$ Теперь найдём количество теплоты для нагревания воды: Дано для воды: * $m_{\text{воды}} = 5 \text{ кг}$ * $c_{\text{воды}} = 4200 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)}$ * $\Delta T_{\text{воды}} = 100 \text{°С} - 20 \text{°С} = 80 \text{°С}$ $$Q_{\text{воды}} = 4200 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)} \cdot 5 \text{ кг} \cdot 80 \text{°С} = 1680000 \text{ Дж}$$ Общее количество теплоты, необходимое для нагревания системы: $$Q_{\text{общ}} = Q_{\text{котла}} + Q_{\text{воды}} = 73600 \text{ Дж} + 1680000 \text{ Дж} = 1753600 \text{ Дж} = 1,7536 \cdot 10^6 \text{ Дж}$$ **Ответ:** $1,7536 \cdot 10^6 \text{ Дж}$ 6. На сколько градусов нагреется 4 кг воды, если ей передать всю энергию, выделившуюся при конденсации 100 г водяного пара при $100 \text{°С}$? Удельная теплота парообразования воды — $2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$, удельная теплоёмкость воды — $4200 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)}$. Сначала найдём количество теплоты, выделившейся при конденсации водяного пара. Формула для расчёта количества теплоты при конденсации: $Q = m \cdot L$, где $m$ — масса пара, $L$ — удельная теплота парообразования. Дано для пара: * $m_{\text{пара}} = 100 \text{ г} = 0,1 \text{ кг}$ * $L = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$ $$Q_{\text{конденсации}} = 0,1 \text{ кг} \cdot 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} = 2,3 \cdot 10^5 \text{ Дж}$$ Теперь эту энергию передадим воде. Формула для расчёта изменения температуры воды: $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$. Отсюда $\Delta T = \frac{Q}{c \cdot m}$. Дано для воды: * $Q = 2,3 \cdot 10^5 \text{ Дж}$ * $m_{\text{воды}} = 4 \text{ кг}$ * $c_{\text{воды}} = 4200 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)}$ $$\Delta T = \frac{2,3 \cdot 10^5 \text{ Дж}}{4200 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°С)} \cdot 4 \text{ кг}} \approx \frac{230000}{16800} \approx 13,69 \text{°С}$$ **Ответ:** Вода нагреется примерно на $13,69 \text{°С}$.