Кристаллизация и плавление твердых тел. Механические свойства твердых тел - Самостоятельные работы

Вариант 1

1. Кусок льда массой 4 кг при температуре -20 °С опустили в воду, имеющую температуру 80 °С. Масса воды 10 кг. Какую температуру будет иметь вода, когда весь лед растает? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг ∙ °С), удельная теплоемкость льда — 2100 Дж/(кг ∙ °С), удельная теплота плавления льда — 340 кДж/кг.

2. Какого диаметра должен быть стальной стержень для крюка подъемного крана с грузоподъемностью 80 кН при восьмикратном запасе прочности? Разрушающее напряжение материала стержня равно 600 Н/мм².

Вариант 2

1. В калориметр, содержащий лед массой 100 г при температуре 0 °С, впустили пар, температура которого 100 °С. Сколько воды окажется в калориметре после того, как весь лед растает? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг ∙ °С), удельная теплота парообразования воды — 2,3 МДж/кг, удельная теплота плавления льда — 340 кДж/кг.

2. Какой груз был подвешен на стальном тросе диаметром 3 см при запасе прочности, равном 10, если предел прочности стали 700 МПа?

Вариант 3

1. Какое количество теплоты необходимо для того, чтобы 8 кг льда при -30 °С довести до точки плавления, расплавить и образовавшуюся воду нагреть до 60 °С? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг ∙ °С), удельная теплоемкость льда — 2100 Дж/(кг ∙ °С), удельная теплота плавления льда — 340 кДж/кг.

2. Какой высоты можно построить кирпичную стену при запасе прочности 6, если предел прочности кирпича 6 Н/мм²? Плотность кирпича 2000 кг/м³.

Вариант 4

1. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы 6 кг льда при -20 °С обратить в пар с температурой 100 °С? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг ∙ °С), удельная теплоемкость льда — 2100 Дж/(кг ∙ °С), удельная теплота плавления льда — 340 кДж/кг, удельная теплота парообразования воды — 2,3 МДж/кг.

2. Деревянная свая высотой 3 м имеет поперечное сечение 300 см². Каково абсолютное сжатие сваи под действием удара силой 500 кН? Модуль Юнга дерева равен 10¹⁰ Па.

Вариант 5

1. В воду массой 500 г положили лед, температура которого 0 °С. Начальная температура воды 10 °С. Сколько нужно взять льда, чтобы он только растаял? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг ∙ °С), удельная теплота плавления льда — 340 кДж/кг.

2. Стальную полоску шириной 16 см и толщиной 12 мм растягивают силой 200 кН. С каким запасом прочности работает полоса, если предел прочности стали, из которой она изготовлена, равен 4,2 ∙ 10⁸ Па?