ВПР–2026, физика–11: задания, ответы, решения

Тип Д16 C3 № 12

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Солнечная система

Центральным объектом Солнечной системы является звезда Солнце. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866%); оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе и вращающиеся вокруг Солнца. В таблице приведены основные характеристики планет Солнечной системы.

Сравнительная таблица некоторых параметров планет

Планета	Масса*	Расстояние до Солнца*	Время обращения вокруг Солнца*	Время обращения вокруг своей оси*	Средняя плотность, кг/м³
Меркурий	0,06	0,38	0,241	58,6	5427
Венера	0,82	0,72	0,615	243	5243
Земля	1,0	1,0	1,0	1,0	5515
Марс	0,11	1,52	1,88	1,03	3933
Юпитер	318	5,20	11,86	0,414	1326
Сатурн	95	9,54	29,46	0,426	687
Уран	14,6	19,22	84,01	0,718	1270
Нептун	17,2	30,06	164,79	0,671	1638

*Параметры в таблице указаны в отношении к аналогичным данным Земли

Между орбитами Марса и Юпитера находится главный пояс астероидов  — малых планет. Астероидов много; они сталкиваются, дробятся, изменяют орбиты друг друга, так что некоторые осколки при своём движении пересекают орбиту Земли.

Прохождение осколков (метеорных тел) через земную атмосферу выглядит с поверхности Земли как «падающие звезды». В редких случаях прохождения более крупных осколков можно наблюдать летящий по небу огненный шар. Это явление называют болидом.

Двигаясь в атмосфере, твёрдое тело нагревается вследствие торможения, и вокруг него образуется обширная светящаяся оболочка, состоящая из горячих газов. От сильного сопротивления воздуха метеорное тело нередко раскалывается, и его осколки  — метеориты с грохотом падают на Землю.

Развернуть

Какой из параметров, указанных в таблице, увеличивается по мере удаления планеты от Солнца?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 325

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

В 1831 г.  — М. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает так называемый индукционный ток. При всяком изменении магнитного потока через проводящий замкнутый контур в этом контуре возникает электрический ток. Появление тока в замкнутом контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил (или о возникновении ЭДС (электродвижущая сила) индукции). ЭДС описывает свойства и характеристику работы сторонних сил, то есть абсолютно любых сил неэлектрической природы, действующих в цепях постоянного или переменного тока.

Явление возникновения ЭДС в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля (потока), пронизывающего контур, называется электромагнитной индукцией ε.

Возникающий электрический ток зависит от свойств контура (сопротивление): I_i = ε/R, также он зависит от количества заряда, прошедшего через некоторую поверхность за время и от этого промежутка времени: I= Δq/Δt.

Электромагнитная индукция ε не зависит от свойств контура: ε = |ΔФ/Δt|. ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром.

При проведении опытов по изучению электромагнитной индукции измеряют изменение магнитного потока ΔФ, пронизывающего замкнутый проволочный контур, и заряд Δq, протекший в результате этого по контуру. В таблице полученные данные в этом эксперименте.

$\Delta\Phi,$ Вб	0,01	0,02	0,03	0,04
$\Delta q,$ мКл	5	10	15	20

Развернуть

Какой показатель растет при проведении опыта вместе с зарядом?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 343

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Солнечная система

Центральным объектом Солнечной системы является звезда Солнце. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866%); оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе и вращающиеся вокруг Солнца. В таблице приведены основные характеристики планет Солнечной системы.

Сравнительная таблица некоторых параметров планет

Планета	Масса*	Расстояние до Солнца*	Время обращения вокруг Солнца*	Время обращения вокруг своей оси*	Средняя плотность, кг/м³
Меркурий	0,06	0,38	0,241	58,6	5427
Венера	0,82	0,72	0,615	243	5243
Земля	1,0	1,0	1,0	1,0	5515
Марс	0,11	1,52	1,88	1,03	3933
Юпитер	318	5,20	11,86	0,414	1326
Сатурн	95	9,54	29,46	0,426	687
Уран	14,6	19,22	84,01	0,718	1270
Нептун	17,2	30,06	164,79	0,671	1638

*Параметры в таблице указаны в отношении к аналогичным данным Земли

Между орбитами Марса и Юпитера находится главный пояс астероидов  — малых планет. Астероидов много; они сталкиваются, дробятся, изменяют орбиты друг друга, так что некоторые осколки при своём движении пересекают орбиту Земли.

Прохождение осколков (метеорных тел) через земную атмосферу выглядит с поверхности Земли как «падающие звезды». В редких случаях прохождения более крупных осколков можно наблюдать летящий по небу огненный шар. Это явление называют болидом.

Двигаясь в атмосфере, твёрдое тело нагревается вследствие торможения, и вокруг него образуется обширная светящаяся оболочка, состоящая из горячих газов. От сильного сопротивления воздуха метеорное тело нередко раскалывается, и его осколки  — метеориты с грохотом падают на Землю.

Развернуть

Какой из параметров, указанных в таблице, уменьшается по мере приближения планеты к Солнцу?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 361

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Маша и Денис интересуются, какое средство защиты от солнца лучше всего защитит их кожу. Средства защиты от солнца характеризуются показателем SPF-фактора  — фактора защиты от солнца, который показывает, насколько хорошо то или иное средство поглощает ультрафиолетовое излучение, которое является составляющей солнечного света. Средство защиты от солнца с высоким показателем SPF защищает кожу дольше, чем средства с низким показателем SPF.

Маша стала искать способ, как сравнить разные средства защиты от солнца. Они с Денисом решили использовать для этого:

— две пластины прозрачного пластика, который не поглощает солнечный свет;

— один лист светочувствительной бумаги;

— минеральное масло (M) и крем, содержащий оксид цинка (ZnO);

— четыре разных средства защиты от солнца, которые они обозначили как С1, С2, С3 и С4.

Маша и Денис взяли минеральное масло, потому что через него почти полностью проходит солнечный свет, и оксид цинка, потому что он почти полностью препятствует прохождению солнечного света. Денис капнул внутрь кружочков, обозначенных на одной пластине из пластика, по одной капле каждого вещества. Затем он положил вторую пластину из пластика поверх первой и прижал их, поместив сверху большую книгу.

После этого Маша положила пластины из пластика на лист светочувствительной бумаги. В зависимости от того, как долго светочувствительная бумага находится на солнце, она меняет свой цвет с тёмно-серого на светло-серый. После всех приготовлений Денис выставил пластины на солнце.

Развернуть

Какую научную роль в эксперименте играют минеральное масло и оксид цинка по сравнению эффективности средств защиты от солнца?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 379

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ: ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТЬ ИЛИ ВЫМЫСЕЛ?

Живым организмам необходима энергия для жизни. Энергия, поддерживающая жизнь на Земле, приходит от Солнца, которое излучает энергию в космос. Крошечная часть этой энергии достигает Земли.

Атмосфера Земли действует как защитное одеяло, покрывающее поверхность планеты, и защищает её от перепадов температуры, которые существовали бы в безвоздушном пространстве.

Большая часть излучаемой Солнцем энергии проходит через земную атмосферу. Земля поглощает некоторую часть этой энергии, а другая часть отражается обратно от земной поверхности. Часть этой отражённой энергии поглощается атмосферой.

В результате этого средняя температура над земной поверхностью выше, чем она могла бы быть, если бы атмосферы не существовало. Атмосфера Земли действует как парник, отсюда и произошёл термин «парниковый эффект».

Считают, что парниковый эффект в течение двадцатого века стал более заметным.

То, что средняя температура атмосферы Земли увеличилась, является фактом. В газетах и другой периодической печати основной причиной повышения температуры в двадцатом веке часто называют увеличение выброса углекислого газа в атмосферу.

Школьник по имени Андрей заинтересовался возможной связью между средней температурой атмосферы Земли и выбросами углекислого газа в атмосферу Земли.

В библиотеке он нашёл следующие два графика.

На основе этих двух графиков Андрей сделал вывод, что повышение средней температуры атмосферы Земли действительно происходит за счёт увеличения выбросов углекислого газа.

Развернуть

Что отображают два графика, что подтверждает вывод Андрея?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 397

i

Развернуть

Исходя из рисунка, как каталитический конвертер снижает вредность выхлопных газов?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 415

i

Развернуть

На графиках, представленных ниже, показано среднее значение скорости ветра в четырёх различных местах на протяжении года. Какой из графиков соответствует наиболее подходящему месту для сооружения генератора, производящего энергию за счёт ветра?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 433

i

Развернуть

Чтобы создать изображение плода ультразвуковой аппарат должен вычислить расстояние между плодом и датчиком. Ультразвуковые волны распространяются в брюшной полости со скоростью 1540 м/с. Что должен измерить ультразвуковой аппарат, чтобы вычислить расстояние между плодом и датчиком?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 451

i

Развернуть

Используя диаграмму, напишите сколько всего органов было пересажено за 2013 год.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 469

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Вязкость (внутреннее трение)  — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей  — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единица измерения в Международной системе единиц (СИ)  — Па · с, в системе СГС  — пуаз; 1 Па · с = 10 пуаз) и кинематическую вязкость (единица измерения в СИ  — м²/с, в СГС  — стокс, внесистемная единица  — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Формула для определения кинематической вязкости при заданной динамической вязкости выглядит так:

$Кинематическая вязкостьv= дробь: числитель: Динамическая вязкость\mu, знаменатель: Плотсонсть жидкости\rho конец дроби$

Вязкость и плотность жидкостей при $20 градусов C:$

№ пп.	Название жидкости	Динамическая вязкость $\mu$ $10 в степени левая круглая скобка минус 3 правая круглая скобка левая квадратная скобка Па умножить на с правая квадратная скобка ,$ сП	Плотность $\rho,$ кг/м³	Кинематическая вязкость v, $10 в степени левая круглая скобка минус 6 правая круглая скобка м в квадрате умножить на с в степени левая круглая скобка минус 1 правая круглая скобка ,$ сСт
1	Анилин	4,43	1022	4,33
2	Ацетон	0,33	789,9	0,42
3	Бензил	0,53	700-750	0,76-0,71
4	Бензол	0,65	877	0,74
5	Вода тяжёлая	1,34	1105	1,22
6	Глицерин безводный	1480	1261	1170 (11,7 Ст)
7	Керосин	2,17	800	2,7
8	Кислота азотная	0,91	1527	0,60
9	Кислота муравьиная	1,78	1220	1,46
10	Кислота серная	25,4	1840	13,8
11	Масло кастровое	987	960	1030
12	Масло оливковое	84	910	92,31
13	Масло трансформаторное	31,6	866	36,49
14	Нефть лёгкая	17,8	712	25
15	Нефть тяжёлая	128	914	140
16	Ртуть	1,55	13579	0,114
17	Скипидар нефти	1,49	855	1,74
18	Спирт метиловый (метанол)	0,58	791,7	0,73
19	Спирт этиловый (этанол)	1,20	789,3	1,52
20	Тетрахлорметан	0,97	1597	0,61
21	Толуол	0,59	867	0,68
22	Хлороформ	0,58	1483	0,39

Для перекачки жидкостей используют насосы, в зависимости от вязкости жидкости используют разные виды насосов.

Лопастные (а среди них  — центробежные)  — основной тип насосов как с точки зрения производительности и универсальности, так и их распространенности (не менее 75% промышленных насосов). Самые маленькие можно взять в руку, а самые большие достигают нескольких метров в диаметре. Мощность центробежных насосов может составлять от долей киловатта до многих тысяч киловатт.

На рисунке показана схема типичного центробежного насоса. Жидкость поступает к центральной части рабочего колеса (крыльчатки). Крыльчатка установлена на валу в корпусе и приводится во вращение электрическим или другим двигателем. Энергия вращения передается крыльчаткой жидкости; жидкость перемещается на периферию крыльчатки, собирается в кольцевом коллекторе (улитке) и удаляется через выходной патрубок. Патрубок имеет расширяющуюся форму; скорость потока в нем падает, и часть кинетической энергии жидкости, приобретенной в рабочем колесе насоса, преобразуется в потенциальную энергию давления. Увеличение давления на выходе из насоса может быть достигнуто увеличением либо частоты вращения, либо диаметра крыльчатки. Лопастной насос используется для перекачки жидкостей не большой вязкости, до 500 сСт.

Развернуть

По таблице определите жидкость с самой большой динамической вязкостью.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 487

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Вязкость (внутреннее трение)  — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей  — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единица измерения в Международной системе единиц (СИ)  — Па · с, в системе СГС  — пуаз; 1 Па · с = 10 пуаз) и кинематическую вязкость (единица измерения в СИ  — м²/с, в СГС  — стокс, внесистемная единица  — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Формула для определения кинематической вязкости при заданной динамической вязкости выглядит так:

$Кинематическая вязкостьv= дробь: числитель: Динамическая вязкость\mu, знаменатель: Плотсонсть жидкости\rho конец дроби$

Вязкость и плотность жидкостей при $20 градусов C:$

№ пп.	Название жидкости	Динамическая вязкость $\mu$ $10 в степени левая круглая скобка минус 3 правая круглая скобка левая квадратная скобка Па умножить на с правая квадратная скобка ,$ сП	Плотность $\rho,$ кг/м³	Кинематическая вязкость v, $10 в степени левая круглая скобка минус 6 правая круглая скобка м в квадрате умножить на с в степени левая круглая скобка минус 1 правая круглая скобка ,$ сСт
1	Анилин	4,43	1022	4,33
2	Ацетон	0,33	789,9	0,42
3	Бензил	0,53	700-750	0,76-0,71
4	Бензол	0,65	877	0,74
5	Вода тяжёлая	1,34	1105	1,22
6	Глицерин безводный	1480	1261	1170 (11,7 Ст)
7	Керосин	2,17	800	2,7
8	Кислота азотная	0,91	1527	0,60
9	Кислота муравьиная	1,78	1220	1,46
10	Кислота серная	25,4	1840	13,8
11	Масло кастровое	987	960	1030
12	Масло оливковое	84	910	92,31
13	Масло трансформаторное	31,6	866	36,49
14	Нефть лёгкая	17,8	712	25
15	Нефть тяжёлая	128	914	140
16	Ртуть	1,55	13579	0,114
17	Скипидар нефти	1,49	855	1,74
18	Спирт метиловый (метанол)	0,58	791,7	0,73
19	Спирт этиловый (этанол)	1,20	789,3	1,52
20	Тетрахлорметан	0,97	1597	0,61
21	Толуол	0,59	867	0,68
22	Хлороформ	0,58	1483	0,39

Для перекачки жидкостей используют насосы, в зависимости от вязкости жидкости используют разные виды насосов.

Лопастные (а среди них  — центробежные)  — основной тип насосов как с точки зрения производительности и универсальности, так и их распространенности (не менее 75% промышленных насосов). Самые маленькие можно взять в руку, а самые большие достигают нескольких метров в диаметре. Мощность центробежных насосов может составлять от долей киловатта до многих тысяч киловатт.

На рисунке показана схема типичного центробежного насоса. Жидкость поступает к центральной части рабочего колеса (крыльчатки). Крыльчатка установлена на валу в корпусе и приводится во вращение электрическим или другим двигателем. Энергия вращения передается крыльчаткой жидкости; жидкость перемещается на периферию крыльчатки, собирается в кольцевом коллекторе (улитке) и удаляется через выходной патрубок. Патрубок имеет расширяющуюся форму; скорость потока в нем падает, и часть кинетической энергии жидкости, приобретенной в рабочем колесе насоса, преобразуется в потенциальную энергию давления. Увеличение давления на выходе из насоса может быть достигнуто увеличением либо частоты вращения, либо диаметра крыльчатки. Лопастной насос используется для перекачки жидкостей не большой вязкости, до 500 сСт.

Развернуть

По таблице определите жидкость с самой большой плотностью.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 505

i

Какие свойства растут у водяного насыщенного пара с ростом температуры?

Насыщенный пар  — это пар , находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава .

Давление насыщенного пара связано определённой для данного вещества зависимостью от температуры . Когда внешнее давление падает ниже давления насыщенного пара, происходит кипение (жидкости) или возгонка (твёрдого тела); когда оно выше  — напротив, конденсация или десублимация . Для воды и многих других веществ, имеющих твердую фазу, существует значительная разница в давлении насыщенных паров над поверхностью жидкости и твердой фазы.

Над поверхностью жидкости всегда есть пары этой жидкости, которые образуются из-за ее испарения. За счет диффузии часть молекул пара возвращается обратно в жидкость. Если число частиц, покидающих жидкость за единицу времени, больше числа частиц, возвращающихся в жидкость за тот же промежуток времени, то пар называется ненасыщенным. Если число частиц, покидающих жидкость за единицу времени, равно числу частиц, возвращающихся в жидкость за тот же промежуток времени, то пар называется насыщенным. При этом говорят, что пар находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. Такая ситуация возможна, если, например, ограничить объем над поверхностью воды. Тогда испарение может происходить только до определенного предела.

Если пар жидкости стал насыщенным, то большей концентрации молекул (значит, и давления) насыщенного пара при той же температуре достичь нельзя. Это означает, что давление насыщенного пара имеет единственное значение, зависящее только от его температуры. Если объем, занимаемый насыщенным паром, начать уменьшать при постоянной температуре, то пар начнет конденсироваться в жидкость, так как концентрация его частиц и давление достигли предельного значения.

В таблице приведены следующие свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры: давление, удельный объем, плотность, удельные энтальпии жидкости и пара, теплота парообразования.

Пересчет в СИ: 1 кгс/см² = 9.81·104 Па.

Температура, $градусовC$	Давление (абсолютное), кгс/см³	Удельный объём, м³/кг	Плотность, кг/м³	Удельная энтапилия жидкости $i в степени ,$ кДж/кг	Удельная энтапилия пара $i в степени левая круглая скобка ,, правая круглая скобка$ кДж/кг	Удельная теплота парообразования r, кДж/кг
0	0,0062	206,5	0,00484	0	2493,1	2493,1
5	0,0089	147,1	0,0068	20,95	2502,7	2481,7
10	0,0125	106,4	0,0094	41,9	2512,3	2470,4
15	0,0174	77,9	0,01283	62,85	2522,4	2459,5
20	0,0238	57,8	0,01729	83,8	2532	2448,2
25	0,0323	43,4	0,02304	104,75	2541,7	2436,9
30	0,0433	32,93	0,03036	125,7	2551,3	2425,6
35	0,0573	25,25	0,0396	146,65	2561	2414,3
40	0,0752	19,55	0,05114	167,6	2570,6	2403
45	0,0977	15,28	0,06543	188,55	2579,8	2391,3
50	0,1258	12,054	0,083	209,5	2589,5	2380
55	0,1605	9,589	0,1043	230,45	2598,7	2368,2
60	0,2031	7,687	0,1301	251,4	2608,3	2356,9
65	0,255	6,209	0,1611	272,35	2617,5	2345,2
70	0,3177	5,052	0,1979	293,3	2626,3	2333
75	0,393	4,139	0,2416	314,3	2636	2321
80	0,483	3,414	0,2929	335,2	2644	2310
85	0,59	2,832	0,3531	356,2	2653	2297
90	0,715	2,365	0,4229	377,1	2662	2285
95	0,862	1,985	0,5039	398,1	2671	2273

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 523

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

В зависимости от частоты колебаний электромагнитные волны оказывают различное действие на организм человека и используются для различных технических целей. Диапазон этих частот называют спектром электромагнитного излучения, он огромен  — от нескольких десятков тысяч до 10²⁰ Гц. Частоту можно найти, зная длину волны, по формуле: ν(частота в герцах) = с(скорость света)/λ (длина волны в метрах)

Соответственно, длина электромагнитной волны может составлять от десятков километров до тысячных долей нанометра. Человек без помощи приборов может воспринимать лишь очень небольшую часть электромагнитного спектра, которую называют видимой частью этого спектра или его световым диапазоном. Светочувствительные клетки глаза реагируют на попадающее в глаз излучение, находящееся в световом диапазоне, и превращают его в ощущение света.

Название диапазона	Длины волн	Частоты
Сверхдлинные радиоволны	Более 10 км	Менее 30 кГц
Длинные радиоволны	10 км  — 1 км	30 кГц  — 300 кГц
Средние радиоволны	1 км  — 100 м	300 кГц  — 3 МГц
Короткие радиоволны	100 м  — 10 м	3 МГц  — 30 МГц
Ультракороткие радиоволны	10 м  — 1 мм	30 МГц  — 300 ГГц
Инфракрасное излучение	1 мм  — 780 нм	300 ГГц  — 430 ТГц
Видимое излучение	780  — 380 нм	430  — 750 ТГц
Ультрафиолетовое излучение	380  — 10 нм	10¹⁴  — 10¹⁶ Гц
Рентгеновское излучение	10  — 0,005 нм	10¹⁶  — 10¹⁹ Гц
Гамма-излучение	Менее 0,005 нм	Более 10¹⁹ Гц

Цвет	Диапазон длин волн, нм	Диапазон частот, ТГц
Фиолетовый	380—440	790—680
Синий	440—485	680—620
Голубой	485—500	620—600
Зелёный	500—565	600—530
Жёлтый	565—590	530—510
Оранжевый	590—625	510—480
Красный	625—740	480—400

Причём в зависимости от длины волны мы можем воспринимать различные цвета. Самые короткие волны вызывают ощущения фиолетового света, затем, по мере увеличения длины волны, возникают ощущения голубого, синего, зелёного, жёлтого, оранжевого и красного цвета. В точности с фразой для запоминания видимого спектра: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан».

В других областях спектра электромагнитное излучение невидимо для человеческого глаза. Излучение, длина волны которого немного больше, чем в видимой области, называют инфракрасным. Мы тоже можем воспринимать его, но уже не как свет, а как тепло. Существуют приборы, способные реагировать на инфракрасное излучение; на фотографиях, сделанных с их помощью, горячие предметы будут выглядеть тёмными, а холодные – светлыми. Сфотографировав комнату зимой, мы увидим чёрные радиаторы отопления и белые окна. Мы также различим на фоне стен фигуры людей и животных, так как температура их тел выше, чем температура окружающих предметов. Некоторые змеи способны видеть в инфракрасной области и, благодаря этому, находить в темноте мышей, на которых они охотятся.

Развернуть

По таблице определите при росте длины волны, какой показатель электромагнитной волны уменьшается?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 541

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

В зависимости от частоты колебаний электромагнитные волны оказывают различное действие на организм человека и используются для различных технических целей. Диапазон этих частот называют спектром электромагнитного излучения, он огромен  — от нескольких десятков тысяч до 10²⁰ Гц. Частоту можно найти, зная длину волны, по формуле: ν(частота в герцах) = с(скорость света)/λ (длина волны в метрах)

Соответственно, длина электромагнитной волны может составлять от десятков километров до тысячных долей нанометра. Человек без помощи приборов может воспринимать лишь очень небольшую часть электромагнитного спектра, которую называют видимой частью этого спектра или его световым диапазоном. Светочувствительные клетки глаза реагируют на попадающее в глаз излучение, находящееся в световом диапазоне, и превращают его в ощущение света.

Название диапазона	Длины волн	Частоты
Сверхдлинные радиоволны	Более 10 км	Менее 30 кГц
Длинные радиоволны	10 км  — 1 км	30 кГц  — 300 кГц
Средние радиоволны	1 км  — 100 м	300 кГц  — 3 МГц
Короткие радиоволны	100 м  — 10 м	3 МГц  — 30 МГц
Ультракороткие радиоволны	10 м  — 1 мм	30 МГц  — 300 ГГц
Инфракрасное излучение	1 мм  — 780 нм	300 ГГц  — 430 ТГц
Видимое излучение	780  — 380 нм	430  — 750 ТГц
Ультрафиолетовое излучение	380  — 10 нм	10¹⁴  — 10¹⁶ Гц
Рентгеновское излучение	10  — 0,005 нм	10¹⁶  — 10¹⁹ Гц
Гамма-излучение	Менее 0,005 нм	Более 10¹⁹ Гц

Цвет	Диапазон длин волн, нм	Диапазон частот, ТГц
Фиолетовый	380—440	790—680
Синий	440—485	680—620
Голубой	485—500	620—600
Зелёный	500—565	600—530
Жёлтый	565—590	530—510
Оранжевый	590—625	510—480
Красный	625—740	480—400

Причём в зависимости от длины волны мы можем воспринимать различные цвета. Самые короткие волны вызывают ощущения фиолетового света, затем, по мере увеличения длины волны, возникают ощущения голубого, синего, зелёного, жёлтого, оранжевого и красного цвета. В точности с фразой для запоминания видимого спектра: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан».

В других областях спектра электромагнитное излучение невидимо для человеческого глаза. Излучение, длина волны которого немного больше, чем в видимой области, называют инфракрасным. Мы тоже можем воспринимать его, но уже не как свет, а как тепло. Существуют приборы, способные реагировать на инфракрасное излучение; на фотографиях, сделанных с их помощью, горячие предметы будут выглядеть тёмными, а холодные – светлыми. Сфотографировав комнату зимой, мы увидим чёрные радиаторы отопления и белые окна. Мы также различим на фоне стен фигуры людей и животных, так как температура их тел выше, чем температура окружающих предметов. Некоторые змеи способны видеть в инфракрасной области и, благодаря этому, находить в темноте мышей, на которых они охотятся.

Развернуть

По таблице определите при росте частоты, какой показатель электромагнитной волны уменьшается?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 559

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Количество водяного пара, находящегося в воздухе, называется влажностью воздуха. Для характеристики влажности употребляются следующие величины:

1.  Абсолютная влажность.

2.  Относительная влажность.

Количество водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха называется абсолютной влажностью и измеряется или в весовых единицах (граммах), или выражается упругостью пара в миллиметрах (или миллибарах) ртутного столба. Относительная влажность представляет собой отношение упругости водяного пара, насыщающего пространство, к максимально возможной упругости водяного пара при данной температуре. Относительная влажность выражается в процентах. Для определения влажности воздуха метеорологи пользуются психрометром и волосяным гигрометром. Психрометр служит для измерения температуры и влажности воздуха. Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар правого термометра обернут тканью. Левый термометр (сухой) служит для измерения температуры воздуха. Отсчет по правому (смоченному) термометру в соединении с отсчетами по сухому термометру служат для вычисления абсолютной и относительной влажности воздуха. Лоскуток ткани, охватывающий шарик термометра, должен быть всегда чистым. Если он загрязнился, его необходимо заменить новым. Менять его следует, возможно, чаще: при постоянной работе не реже, чем раз в две недели. Вблизи прибора не должно быть никаких посторонних предметов, которые, имея температуру, отличную от температуры воздуха, могут повлиять на показания прибора. Прибор следует устанавливать в тени.

Порядок наблюдений по психрометру:

1.  За 5 минут до срочного часа смачивают ткань на термометре. Для этого берут дистиллированную воду. За неимением таковой можно пользоваться чистой снеговой водой или использовать дождевую воду, предварительно пропущенную через фильтровальную бумагу или вату.

2.  Через 4 минуты производят отсчет сухого и смоченного термометров психрометра.

Наблюдения по психрометру при температуре воздуха около нуля имеют следующие особенности:

1.  Ткань в этом случае смачивают за 30 минут до наступления срока наблюдения.

2.  После отсчета термометров определяется состояние ткани – «лед» или «вода». Для этой цели неотточенным концом карандаша или тонкой деревянной палочкой осторожно касаются лоскутка ткани на смоченном термометре и в зависимости от того, мягкая или твердая ткань, отмечают «в» или «л».

Разность показаний сухого и влажного термометра (t сух–t вл)
t сух	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
1	91	80	67	53	36	18
2	90	81	69	56	41	24	4
3	90	79	72	59	45	29	11
4	91	81	69	62	49	34	17
5	92	82	71	59	52	39	23	5
6	92	83	73	62	49	43	28	12
7	93	84	75	64	52	38	33	18	1
8	93	86	77	67	55	42	28	24	8
9	94	86	78	69	58	46	33	17	14
10	94	87	80	71	61	50	37	23	7
11	94	88	81	73	64	53	41	28	13
12	95	89	82	75	66	56	45	33	19	4
13	95	90	83	76	68	59	49	38	25	10
14	95	90	84	78	70	62	52	42	30	16	1
15	96	91	85	79	72	64	55	45	34	22	8
16	96	91	86	80	74	67	58	49	39	27	14
17	96	92	87	82	76	69	61	52	43	32	19	6
18	96	92	88	83	77	71	63	55	46	36	25	12
19	97	93	89	84	79	73	66	58	50	40	30	18	5
20	97	93	89	85	80	74	68	61	53	44	34	23	11
21	97	94	90	86	81	76	70	63	56	48	38	28	17	4
22	97	94	91	87	82	77	72	66	59	51	42	33	22	10
23	97	94	91	87	83	79	73	68	61	54	46	37	27	16	4
24	98	95	92	88	84	80	75	70	64	57	49	41	32	21	10
25	98	95	92	89	85	81	77	71	66	59	52	45	36	26	16	4
26	98	95	93	90	86	82	78	73	68	62	55	48	40	31	21	10
27	98	96	93	90	87	83	79	75	70	64	58	51	44	35	26	16	4
28	98	96	93	91	88	84	80	76	72	66	61	54	47	39	31	21	10
29	98	96	94	91	88	85	82	78	73	68	63	57	50	43	35	26	16	5
30	98	96	94	92	89	86	83	79	75	70	65	60	53	47	39	30	21	11
31	98	97	94	92	90	87	84	80	76	72	67	62	56	50	43	35	26	16	6
32	98	97	95	93	90	88	85	81	78	74	69	64	59	53	46	39	31	22	12	1
33	99	97	95	93	91	88	85	82	79	75	71	66	61	56	49	42	35	26	17	7
34	99	97	95	93	91	89	86	83	81	77	73	68	64	58	52	46	39	31	22	13
35	99	97	96	94	92	90	87	84	81	78	74	70	66	61	55	49	42	35	27	18
36	99	97	96	94	92	90	88	85	82	79	76	72	68	63	58	52	46	39	31	23

Развернуть

Отношение упругости водяного пара к чему является относительной влажностью?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 577

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Количество водяного пара, находящегося в воздухе, называется влажностью воздуха. Для характеристики влажности употребляются следующие величины:

1.  Абсолютная влажность.

2.  Относительная влажность.

Количество водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха называется абсолютной влажностью и измеряется или в весовых единицах (граммах), или выражается упругостью пара в миллиметрах (или миллибарах) ртутного столба. Относительная влажность представляет собой отношение упругости водяного пара, насыщающего пространство, к максимально возможной упругости водяного пара при данной температуре. Относительная влажность выражается в процентах. Для определения влажности воздуха метеорологи пользуются психрометром и волосяным гигрометром. Психрометр служит для измерения температуры и влажности воздуха. Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар правого термометра обернут тканью. Левый термометр (сухой) служит для измерения температуры воздуха. Отсчет по правому (смоченному) термометру в соединении с отсчетами по сухому термометру служат для вычисления абсолютной и относительной влажности воздуха. Лоскуток ткани, охватывающий шарик термометра, должен быть всегда чистым. Если он загрязнился, его необходимо заменить новым. Менять его следует, возможно, чаще: при постоянной работе не реже, чем раз в две недели. Вблизи прибора не должно быть никаких посторонних предметов, которые, имея температуру, отличную от температуры воздуха, могут повлиять на показания прибора. Прибор следует устанавливать в тени.

Порядок наблюдений по психрометру:

1.  За 5 минут до срочного часа смачивают ткань на термометре. Для этого берут дистиллированную воду. За неимением таковой можно пользоваться чистой снеговой водой или использовать дождевую воду, предварительно пропущенную через фильтровальную бумагу или вату.

2.  Через 4 минуты производят отсчет сухого и смоченного термометров психрометра.

Наблюдения по психрометру при температуре воздуха около нуля имеют следующие особенности:

1.  Ткань в этом случае смачивают за 30 минут до наступления срока наблюдения.

2.  После отсчета термометров определяется состояние ткани – «лед» или «вода». Для этой цели неотточенным концом карандаша или тонкой деревянной палочкой осторожно касаются лоскутка ткани на смоченном термометре и в зависимости от того, мягкая или твердая ткань, отмечают «в» или «л».

Разность показаний сухого и влажного термометра (t сух–t вл)
t сух	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
1	91	80	67	53	36	18
2	90	81	69	56	41	24	4
3	90	79	72	59	45	29	11
4	91	81	69	62	49	34	17
5	92	82	71	59	52	39	23	5
6	92	83	73	62	49	43	28	12
7	93	84	75	64	52	38	33	18	1
8	93	86	77	67	55	42	28	24	8
9	94	86	78	69	58	46	33	17	14
10	94	87	80	71	61	50	37	23	7
11	94	88	81	73	64	53	41	28	13
12	95	89	82	75	66	56	45	33	19	4
13	95	90	83	76	68	59	49	38	25	10
14	95	90	84	78	70	62	52	42	30	16	1
15	96	91	85	79	72	64	55	45	34	22	8
16	96	91	86	80	74	67	58	49	39	27	14
17	96	92	87	82	76	69	61	52	43	32	19	6
18	96	92	88	83	77	71	63	55	46	36	25	12
19	97	93	89	84	79	73	66	58	50	40	30	18	5
20	97	93	89	85	80	74	68	61	53	44	34	23	11
21	97	94	90	86	81	76	70	63	56	48	38	28	17	4
22	97	94	91	87	82	77	72	66	59	51	42	33	22	10
23	97	94	91	87	83	79	73	68	61	54	46	37	27	16	4
24	98	95	92	88	84	80	75	70	64	57	49	41	32	21	10
25	98	95	92	89	85	81	77	71	66	59	52	45	36	26	16	4
26	98	95	93	90	86	82	78	73	68	62	55	48	40	31	21	10
27	98	96	93	90	87	83	79	75	70	64	58	51	44	35	26	16	4
28	98	96	93	91	88	84	80	76	72	66	61	54	47	39	31	21	10
29	98	96	94	91	88	85	82	78	73	68	63	57	50	43	35	26	16	5
30	98	96	94	92	89	86	83	79	75	70	65	60	53	47	39	30	21	11
31	98	97	94	92	90	87	84	80	76	72	67	62	56	50	43	35	26	16	6
32	98	97	95	93	90	88	85	81	78	74	69	64	59	53	46	39	31	22	12	1
33	99	97	95	93	91	88	85	82	79	75	71	66	61	56	49	42	35	26	17	7
34	99	97	95	93	91	89	86	83	81	77	73	68	64	58	52	46	39	31	22	13
35	99	97	96	94	92	90	87	84	81	78	74	70	66	61	55	49	42	35	27	18
36	99	97	96	94	92	90	88	85	82	79	76	72	68	63	58	52	46	39	31	23

Развернуть

В чем выражается относительная влажность?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 595

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Одним из самых распространенных материалов, с которым всегда предпочитали работать люди, был металл. Все металлы имеют ряд свойств, которые позволяют объединять их в одну большую группу веществ. В свою очередь, эти свойства объясняет кристаллическое строение металлов. К специфическим свойствам рассматриваемых веществ относят следующие:

1.  Металлический блеск. Все представители простых веществ им обладают, причем большинство одинаковым серебристо-белым цветом. Лишь некоторые (золото, медь, сплавы) отличаются.

2.  Ковкость и пластичность - способность деформироваться и восстанавливаться достаточно легко. У разных представителей выражена в неодинаковой мере.

3.  Электропроводность и теплопроводность - одно из основных свойств, которое определяет области применения металла и его сплавов.

Кристаллическое строение металлов и сплавов объясняет причину каждого из обозначенных свойств и говорит о выраженности их у каждого конкретного представителя. Если знать особенности такого строения, то можно влиять на свойства образца и подстраивать его под нужные параметры, что и делают люди уже многие десятилетия.

Связь между коэффициентами линейного расширения,
температурами плавления металлов и симметрией

кристаллических решеток

Тип решетки	Металл	T_пл *K	коэф.лин. расширения
Объемноцентрированная кубическая	Cs Rb K Na Li Fe_δ Ti_β Mo	301 311 335 370 459 1808 2073 2839	2,90 2,98 2,86 2,75 2,80 2,15 1,89 1,50
Гранецентрированная кубическая	Pb Al Ca Ag Au Cu Ni_β Co_β Pd Pt Pr	600 933 1083 1233 1334 1356 1728 1753 1826 2046 2623	1,71 2,06 2,51 2,32 1,90 2,17 2,36 2,17 2,08 1,81 1,71
Гексагональная	Cd Zn Mg Be Os	594 693 924 1623 2973	1,87 2,10 2,18 2,16 1,87

Кристалл  — это условное графическое изображение, построенное путем пересечения воображаемых линий через атомы, которые выстраивают тело. Другими словами, каждый металл состоит из атомов. Они располагаются в нем не хаотично, а очень правильно и последовательно. Так вот, если мысленно соединить все эти частицы в одну структуру, то получится изображение в виде правильного геометрического тела какой-либо формы. Это и принято называть кристаллической решеткой металла. Она очень сложная и пространственно объемная, поэтому для упрощения показывают не всю ее, а лишь часть, элементарную ячейку. Совокупность таких ячеек, собранная вместе и отраженная в трехмерном пространстве, и образует кристаллические решетки.

Сама элементарная ячейка – это набор атомов, которые располагаются на определенном расстоянии друг от друга и координируют вокруг себя строго фиксированное число других частиц. Она характеризуется плотностью упаковки, расстоянием между составными структурами, координационным числом. В целом все эти параметры являются характеристикой и всего кристалла, а значит, отражают и проявляемые металлом свойства. Существует несколько разновидностей кристаллических решеток. Объединяет их все одна особенность – в узлах находятся атомы, а внутри располагается облако электронного газа, которое формируется путем свободного передвижения электронов внутри кристалла.

Четырнадцать вариантов строения решетки принято объединять в три основных типа. Они следующие:

1.  Объемно-центрированная кубическая.

2.  Гексагональная плотноупакованная.

3.  Гранецентрированная кубическая.

В зависимости от типа кристаллической решетки меняется коэффициент линейного расширения, а также температура плавления металлов. При увеличении температуры происходит расширение твердого тела, которое называют тепловым расширением. Его делят на линейное и объемное тепловое расширение. Коэффициентом линейного расширения называют физическую величину характеризующую изменение линейных размеров твердого тела при изменении его температуры. Оперируют, обычно средним коэффициентом линейного расширения. Он приведен в четвертом столбце таблицы. Коэффициент линейного расширения относят к характеристикам теплового расширения материала.

Развернуть

К какому типу решетки принадлежат золото и медь?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 613

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Одним из самых распространенных материалов, с которым всегда предпочитали работать люди, был металл. Все металлы имеют ряд свойств, которые позволяют объединять их в одну большую группу веществ. В свою очередь, эти свойства объясняет кристаллическое строение металлов. К специфическим свойствам рассматриваемых веществ относят следующие:

1.  Металлический блеск. Все представители простых веществ им обладают, причем большинство одинаковым серебристо-белым цветом. Лишь некоторые (золото, медь, сплавы) отличаются.

2.  Ковкость и пластичность - способность деформироваться и восстанавливаться достаточно легко. У разных представителей выражена в неодинаковой мере.

3.  Электропроводность и теплопроводность - одно из основных свойств, которое определяет области применения металла и его сплавов.

Кристаллическое строение металлов и сплавов объясняет причину каждого из обозначенных свойств и говорит о выраженности их у каждого конкретного представителя. Если знать особенности такого строения, то можно влиять на свойства образца и подстраивать его под нужные параметры, что и делают люди уже многие десятилетия.

Связь между коэффициентами линейного расширения,
температурами плавления металлов и симметрией

кристаллических решеток

Тип решетки	Металл	T_пл *K	коэф.лин. расширения
Объемноцентрированная кубическая	Cs Rb K Na Li Fe_δ Ti_β Mo	301 311 335 370 459 1808 2073 2839	2,90 2,98 2,86 2,75 2,80 2,15 1,89 1,50
Гранецентрированная кубическая	Pb Al Ca Ag Au Cu Ni_β Co_β Pd Pt Pr	600 933 1083 1233 1334 1356 1728 1753 1826 2046 2623	1,71 2,06 2,51 2,32 1,90 2,17 2,36 2,17 2,08 1,81 1,71
Гексагональная	Cd Zn Mg Be Os	594 693 924 1623 2973	1,87 2,10 2,18 2,16 1,87

Кристалл  — это условное графическое изображение, построенное путем пересечения воображаемых линий через атомы, которые выстраивают тело. Другими словами, каждый металл состоит из атомов. Они располагаются в нем не хаотично, а очень правильно и последовательно. Так вот, если мысленно соединить все эти частицы в одну структуру, то получится изображение в виде правильного геометрического тела какой-либо формы. Это и принято называть кристаллической решеткой металла. Она очень сложная и пространственно объемная, поэтому для упрощения показывают не всю ее, а лишь часть, элементарную ячейку. Совокупность таких ячеек, собранная вместе и отраженная в трехмерном пространстве, и образует кристаллические решетки.

Сама элементарная ячейка – это набор атомов, которые располагаются на определенном расстоянии друг от друга и координируют вокруг себя строго фиксированное число других частиц. Она характеризуется плотностью упаковки, расстоянием между составными структурами, координационным числом. В целом все эти параметры являются характеристикой и всего кристалла, а значит, отражают и проявляемые металлом свойства. Существует несколько разновидностей кристаллических решеток. Объединяет их все одна особенность – в узлах находятся атомы, а внутри располагается облако электронного газа, которое формируется путем свободного передвижения электронов внутри кристалла.

Четырнадцать вариантов строения решетки принято объединять в три основных типа. Они следующие:

1.  Объемно-центрированная кубическая.

2.  Гексагональная плотноупакованная.

3.  Гранецентрированная кубическая.

В зависимости от типа кристаллической решетки меняется коэффициент линейного расширения, а также температура плавления металлов. При увеличении температуры происходит расширение твердого тела, которое называют тепловым расширением. Его делят на линейное и объемное тепловое расширение. Коэффициентом линейного расширения называют физическую величину характеризующую изменение линейных размеров твердого тела при изменении его температуры. Оперируют, обычно средним коэффициентом линейного расширения. Он приведен в четвертом столбце таблицы. Коэффициент линейного расширения относят к характеристикам теплового расширения материала.

Развернуть

К какому типу решетки принадлежат литий и железо?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 631

i

Прочитайте текст и выполните задания 16—18.

Ковалентная связь (от лат. co  — «совместно» и vales  — «имеющий силу»)  — химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой.

Термин "ковалентная связь" был впервые введён лауреатом Нобелевской премии Ирвингом Ленгмюром в 1919 году. Этот термин относился к химической связи, обусловленной совместным обладанием электронами, в отличие от металлической связи, в которой электроны были свободными, или от ионной связи, в которой один из атомов отдавал электрон и становился катионом, а другой атом принимал электрон и становился анионом.

Характерные свойства ковалентной связи  — направленность, насыщаемость, полярность, поляризуемость  — определяют химические и физические свойства соединений.

Направленность связи обусловлена молекулярным строением вещества и геометрической формы их молекулы. Углы между двумя связями называют валентными.

Насыщаемость  — способность атомов образовывать ограниченное число ковалентных связей. Количество связей, образуемых атомом, ограничено числом его внешних атомных орбиталей.

Полярность связи обусловлена неравномерным распределением электронной плотности вследствие различий в электроотрицательностях атомов. По этому признаку ковалентные связи подразделяются на неполярные и полярные (неполярные  — двухатомная молекула состоит из одинаковых атомов (H₂, Cl₂, N₂) и электронные облака каждого атома распределяются симметрично относительно этих атомов; полярные  — двухатомная молекула состоит из атомов разных химических элементов, и общее электронное облако смещается в сторону одного из атомов, образуя тем самым асимметрию распределения электрического заряда в молекуле, порождая дипольный момент молекулы).

Поляризуемость связи выражается в смещении электронов связи под влиянием внешнего электрического поля, в том числе и другой реагирующей частицы. Поляризуемость определяется подвижностью электронов. Полярность и поляризуемость ковалентных связей определяет реакционную способность молекул по отношению к полярным реагентам.

Таблица иллюстрирует свойства веществ с ковалентной неполярной связью.

Вещество	Химическая формула	Относительная молекулярная масса	$t_кин, градусовC$	$t_пл, градусовC$
Водород (г)	$H_2$	2	−253	−259
Азот (г)	$N_2$	28	−196	−210
Кислород (г)	$O_2$	32	−183	−219
Фтор (г)	$F_2$	38	−188	−220
Озон (г)	$O_3$	48	−112	−193
Хлор (г)	$Cl_2$	71	−34	−101
Бром (ж)	$Br_2$	160	+59	−7

Развернуть

Какой показатель веществ с ковалентной неполярной связью растет при росте относительной молекулярной массы?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 649

i

Какой показатель веществ с ковалентной неполярной связью уменьшается при уменьшении температуры кипения?

Ковалентная связь (от лат. co  — «совместно» и vales  — «имеющий силу»)  — химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой. Термин "ковалентная связь" был впервые введён лауреатом Нобелевской премии Ирвингом Ленгмюром в 1919 году. Этот термин относился к химической связи, обусловленной совместным обладанием электронами, в отличие от металлической связи, в которой электроны были свободными, или от ионной связи, в которой один из атомов отдавал электрон и становился катионом, а другой атом принимал электрон и становился анионом.

Характерные свойства ковалентной связи  — направленность, насыщаемость, полярность, поляризуемость  — определяют химические и физические свойства соединений.

Направленность связи обусловлена молекулярным строением вещества и геометрической формы их молекулы. Углы между двумя связями называют валентными.

Насыщаемость  — способность атомов образовывать ограниченное число ковалентных связей. Количество связей, образуемых атомом, ограничено числом его внешних атомных орбиталей.

Полярность связи обусловлена неравномерным распределением электронной плотности вследствие различий в электроотрицательностях атомов. По этому признаку ковалентные связи подразделяются на неполярные и полярные (неполярные  — двухатомная молекула состоит из одинаковых атомов (H₂, Cl₂, N₂) и электронные облака каждого атома распределяются симметрично относительно этих атомов; полярные  — двухатомная молекула состоит из атомов разных химических элементов, и общее электронное облако смещается в сторону одного из атомов, образуя тем самым асимметрию распределения электрического заряда в молекуле, порождая дипольный момент молекулы).

Поляризуемость связи выражается в смещении электронов связи под влиянием внешнего электрического поля, в том числе и другой реагирующей частицы. Поляризуемость определяется подвижностью электронов. Полярность и поляризуемость ковалентных связей определяет реакционную способность молекул по отношению к полярным реагентам. Таблица иллюстрирует свойства веществ с ковалентной неполярной связью.

Вещество	Химическая формула	Относительная молекулярная масса	$t_кин, градусовC$	$t_пл, градусовC$
Водород (г)	$H_2$	2	−253	−259
Азот (г)	$N_2$	28	−196	−210
Кислород (г)	$O_2$	32	−183	−219
Фтор (г)	$F_2$	38	−188	−220
Озон (г)	$O_3$	48	−112	−193
Хлор (г)	$Cl_2$	71	−34	−101
Бром (ж)	$Br_2$	160	+59	−7

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 667

i

По таблице найдите вещество с самой большой критической температурой.

Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела). Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии. Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние  — стекло), выше  — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления. В таблице приведены термодинамические показатели некоторых жидкостей. β - это коэффициент объемного теплового расширения.

Вещество	Формула	$\rho,$ кг/м³	$t_пл,в степени c ircC$	$t_кин,в степени c ircC$	$t_кр,в степени c ircC$	$P_кр,$ атм	с, Дж/(г ċ К)	$бета ,10 в степени левая круглая скобка минус 5 правая круглая скобка К в степени левая круглая скобка минус 1 правая круглая скобка$
Анилин	$\ChemFormC_6H_7N$	102 (15)	−6	184	426	52,4	2,156	85
Ацетон	$\ChemFormC_3H_6O$	792	−95	56,5	235	47	2,18	143
Бензол	$\ChemFormC_6H_6$	897	5,5	80,1	290,5	50,1	1,72	122
Вода	$\ChemFormH_2O$	998,2	0	100	374	218	4,14	21
Глицерин	$\ChemFormC_3H_8O_3$	1260	20	290	—	—	2,43	47
Метиловый спирт	$\ChemFormCH_4O$	792,8	−93,9	61,1	240	78,7	2,39	119
Нитробензол	$\ChemFormC_6H_5O_2N$	1173,2 (25)	5,9	210,9	—	—	1,419	—
Сероуглерод	$\ChemFormCS_2$	1293	−111	46,3	275	77	1	—
Спирт этиловый	$\ChemFormC_2H_6O$	789,3	−117	78,5	243,5	63,1	2,51	108
Толуол	$\ChemFormC_7H_8$	867	−95,0	110,6	320,6	41,6	1,616 (0)	107
Углерод четырёххлористый	$\ChemFormCCl_4$	1595	−23	76,7	283,1	45	—	122
Уксусная кислота	$\ChemFormC_2H_4O_2$	1049	16,7	118	321,6	57,2	260 (1—8)	107
Фенол	$\ChemFormC_6H_6O$	1073	40,1	181,7	419	60,5	—	—
Хлороформ	$\ChemFormCHCl_3$	1498,5 (15)	−63,5	61	260	54,9	0,96	—
Эфир этиловый	$\ChemFormC_4H_10O$	714	−116	34,5	193,8	35,5	2,34	163

Твсп – важный показатель пожарной опасности жидкости. По ней все жидкости разделяются на классы:

1 класс  — температура вспышки до 28оС в закрытом тигле (ацетальдегид, бензол, гексан, диэтиловый эфир, изопропиловый спирт).

2 класс  — температура вспышки от 29 до 61оС (бутиловый спирт, кумол, стирол).

Жидкости 1 и 2 классов относятся к ЛВЖ (легковоспламеняющиеся жидкости).

3 класс  — температура вспышки от 62 до 120оС (анилин, этиленгликоль).

4 класс  — температура вспышки выше 120оС (глицерин, трансформаторное масло).

Жидкости 3 и 4 классов относятся к ГЖ (горючая жидкость).

Температура воспламенения  — наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

Пусковые жидкости  — это вспомогательные средства, позволяющие улучшить воспламеняемость топлив. Необходимость в них может возникнуть в холодное время года при недостаточной испаряемости бензина или неудовлетворительных теплофизических свойствах горючей смеси дизельного топлива с воздухом. Пусковые жидкости вводятся в топливо при помощи специальных устройств. Наиболее удобны аэрозольные баллоны, из которых смесь распыливается на воздушный фильтр. В двигателях, использующих бензин и дизельное топливо, принцип действия пусковых жидкостей различен. Проблема возникающая при холодном пуске бензинового двигателя, заключается в недостаточной испаряемости бензина при низкой температуре, в результате чего состав образующейся горючей смеси далек от оптимального. Из-за этого продолжительность пуска возрастает. Это приводит к повышению пусковых износов, росту расхода топлива и увеличению эмиссии токсичных продуктов неполного сгорания, характерных для пускового периода. Если концентрация бензина в горючей смеси ниже нижнего концентрационного предела воспламенения (КПВ), то смесь вообще не воспламенится. Поэтому в основу составов для пуска холодных карбюраторных двигателей входят легколетучие жидкости с широкими КПВ.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 685

i

По таблице найдите вещество с самым большим критическим давлением.

Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела). Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии. Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние  — стекло), выше  — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления. В таблице приведены термодинамические показатели некоторых жидкостей. β - это коэффициент объемного теплового расширения.

Вещество	Формула	$\rho,$ кг/м³	$t_пл,в степени c ircC$	$t_кин,в степени c ircC$	$t_кр,в степени c ircC$	$P_кр,$ атм	с, Дж/(г ċ К)	$бета ,10 в степени левая круглая скобка минус 5 правая круглая скобка К в степени левая круглая скобка минус 1 правая круглая скобка$
Анилин	$\ChemFormC_6H_7N$	102 (15)	−6	184	426	52,4	2,156	85
Ацетон	$\ChemFormC_3H_6O$	792	−95	56,5	235	47	2,18	143
Бензол	$\ChemFormC_6H_6$	897	5,5	80,1	290,5	50,1	1,72	122
Вода	$\ChemFormH_2O$	998,2	0	100	374	218	4,14	21
Глицерин	$\ChemFormC_3H_8O_3$	1260	20	290	—	—	2,43	47
Метиловый спирт	$\ChemFormCH_4O$	792,8	−93,9	61,1	240	78,7	2,39	119
Нитробензол	$\ChemFormC_6H_5O_2N$	1173,2 (25)	5,9	210,9	—	—	1,419	—
Сероуглерод	$\ChemFormCS_2$	1293	−111	46,3	275	77	1	—
Спирт этиловый	$\ChemFormC_2H_6O$	789,3	−117	78,5	243,5	63,1	2,51	108
Толуол	$\ChemFormC_7H_8$	867	−95,0	110,6	320,6	41,6	1,616 (0)	107
Углерод четырёххлористый	$\ChemFormCCl_4$	1595	−23	76,7	283,1	45	—	122
Уксусная кислота	$\ChemFormC_2H_4O_2$	1049	16,7	118	321,6	57,2	260 (1—8)	107
Фенол	$\ChemFormC_6H_6O$	1073	40,1	181,7	419	60,5	—	—
Хлороформ	$\ChemFormCHCl_3$	1498,5 (15)	−63,5	61	260	54,9	0,96	—
Эфир этиловый	$\ChemFormC_4H_10O$	714	−116	34,5	193,8	35,5	2,34	163

Твсп – важный показатель пожарной опасности жидкости. По ней все жидкости разделяются на классы:

1 класс  — температура вспышки до 28оС в закрытом тигле (ацетальдегид, бензол, гексан, диэтиловый эфир, изопропиловый спирт).

2 класс  — температура вспышки от 29 до 61оС (бутиловый спирт, кумол, стирол).

Жидкости 1 и 2 классов относятся к ЛВЖ (легковоспламеняющиеся жидкости).

3 класс  — температура вспышки от 62 до 120оС (анилин, этиленгликоль).

4 класс  — температура вспышки выше 120оС (глицерин, трансформаторное масло).

Жидкости 3 и 4 классов относятся к ГЖ (горючая жидкость).

Температура воспламенения  — наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

Пусковые жидкости  — это вспомогательные средства, позволяющие улучшить воспламеняемость топлив. Необходимость в них может возникнуть в холодное время года при недостаточной испаряемости бензина или неудовлетворительных теплофизических свойствах горючей смеси дизельного топлива с воздухом. Пусковые жидкости вводятся в топливо при помощи специальных устройств. Наиболее удобны аэрозольные баллоны, из которых смесь распыливается на воздушный фильтр. В двигателях, использующих бензин и дизельное топливо, принцип действия пусковых жидкостей различен. Проблема возникающая при холодном пуске бензинового двигателя, заключается в недостаточной испаряемости бензина при низкой температуре, в результате чего состав образующейся горючей смеси далек от оптимального. Из-за этого продолжительность пуска возрастает. Это приводит к повышению пусковых износов, росту расхода топлива и увеличению эмиссии токсичных продуктов неполного сгорания, характерных для пускового периода. Если концентрация бензина в горючей смеси ниже нижнего концентрационного предела воспламенения (КПВ), то смесь вообще не воспламенится. Поэтому в основу составов для пуска холодных карбюраторных двигателей входят легколетучие жидкости с широкими КПВ.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 703

i

Какой из приведенных в таблице диэлектриков обладает самой высокой пробивной напряженностью?

Электроизоляционными называются вещества  — диэлектрики, обладающие ничтожной электрической проводимостью, способные поляризоваться в электрическом поле . В них возможно длительное существование электростатического поля и накопление потенциальной электрической энергии. У электроизоляционных материалов желательны большое удельное объёмное сопротивление(четвертый столбец в таблице), высокое пробивную напряженность(второй столбец в таблице), малый тангенс диэлектрических потерь и малая диэлектрическая проницаемость(третий столбец в таблице). Важно, чтобы вышеперечисленные параметры были стабильны во времени и по температуре, а иногда и по частоте электрического поля.

Электроизоляционные материалы можно подразделить:

1.  Газообразные

2.  Жидкие

3.  Твёрдые

По происхождению:

1.  Природные неорганические

2.  Искусственные неорганические

3.  Естественные органические

4.  Синтетические органические

Газообразные. У всех газообразных электроизоляционных материалов диэлектрическая проницаемость близка к 1 и тангенс диэлектрических потерь так же мал, зато мало и напряжение пробоя. Чаще всего в качестве газообразного изолятора используют воздух, однако в последнее время всё большее применение находит элегаз (гексафторид серы, SF₆), обладающий почти втрое бо́льшим напряжением пробоя и значительно более высокой дугогасительной способностью. Иногда для изготовления электроизоляционных материалов применяют сочетание газообразных и органических материалов.

Жидкие  — чаще всего используют в трансформаторах, выключателях, кабелях, вводах для электрической изоляции и в конденсаторах. Причём в трансформаторах эти диэлектрики являются одновременно и охлаждающими жидкостями, а в выключателях − и как дугогасящая среда. В качестве жидких диэлектрических материалов прежде всего используется трансформаторное масло, конденсаторное масло, касторовое масло, синтетические жидкости ( совтол ). Природные неорганические  — наиболее распространённый материал слюда, она обладает гибкостью при сохранении прочности, хорошо расщепляется, что позволяет получить тонкие пластины. Химически стойка и нагревостойка. В качестве электроизоляционных материалов используют мусковит и флогопит, однако мусковит всё же лучше.

Искусственные неорганические: хорошим сопротивлением изоляции обладают малощелочные стёкла, стекловолокно, ситалл, но основным электроизоляционным материалом всё же является фарфор (полевошпатовая керамика). Эта керамика широко используется для изоляторов токонесущих проводов высокого напряжения, проходных изоляторов, бушингов и т. д. Однако из-за высокого тангенса диэлектрических потерь не годится для высокочастотных изоляторов. Для других более узких задач используется керамика  — форстеритовая, глинозёмистая, кордиеритовая и т. д.

Естественные органические: в последнее время в связи с расширением производства синтетических электроизоляционных материалов их применение сокращается. Выделить можно следующие  — целлюлоза, парафин, пек, каучук, янтарь и другие природные смолы, из жидких - касторовое масло.

Синтетические органические: большая часть данного материала приходится на долю высокомолекулярных химических соединений  — пластмасс, а так же эластомеров. Существуют так же синтетические диэлектрические жидкости (см. Совтол ).

Диэлектрик	E_пр, 10⁴ В/см	ε	ρ υ, Ом · м
Бумага, пропитанная маслом	100—250	3,6	—
Воздух	30	1	—
Гетинакс	100—150	4—7	10⁸—10¹⁰
Миканит	150—400	5—6	10⁹—10¹¹
Поливинилхлорид	325	3,2	10¹²
Резина	150—200	3—6	10¹¹—10¹²
Стекло	100—150	6—10	10¹²
Слюда	500—1000	5,4	5 · 10¹¹
Совол	150	5,3	10¹¹—10¹²
Трансформаторное масло	50—180	2—2,5	5 · 10¹²—5 · 10¹³
Фарфор	150—200	5,5	10¹²—10¹³
Электрокартон	80—120	3—5	10⁶—10⁸

Смолы при низких температурах  — это аморфные стеклообразные массы. При нагреве они размягчаются и становятся пластичными, а затем жидкими. Смолы не гигроскопичны и не растворяются в воде, но растворяются в спирте и других растворителях. Смолы являются важнейшей составной частью многих лаков, компаундов, пластмасс, пленок. Природные смолы  — это продукт жизнедеятельности некоторых насекомых (например, шеллак) или растений  — смолоносов. Наибольшее значение имеют синтетические смолы, например полиэтилен, поливинилхлорид, которые применяются для изоляции проводов, кабелей, для защитных покрытий, для изготовления лаков.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 721

i

Какой из приведенных в таблице диэлектриков обладает самой маленькой диэлектрической проницаемостью?

Электроизоляционными называются вещества  — диэлектрики, обладающие ничтожной электрической проводимостью, способные поляризоваться в электрическом поле . В них возможно длительное существование электростатического поля и накопление потенциальной электрической энергии. У электроизоляционных материалов желательны большое удельное объёмное сопротивление(четвертый столбец в таблице), высокое пробивную напряженность(второй столбец в таблице), малый тангенс диэлектрических потерь и малая диэлектрическая проницаемость(третий столбец в таблице). Важно, чтобы вышеперечисленные параметры были стабильны во времени и по температуре, а иногда и по частоте электрического поля.

Электроизоляционные материалы можно подразделить:

1.  Газообразные

2.  Жидкие

3.  Твёрдые

По происхождению:

1.  Природные неорганические

2.  Искусственные неорганические

3.  Естественные органические

4.  Синтетические органические

Газообразные. У всех газообразных электроизоляционных материалов диэлектрическая проницаемость близка к 1 и тангенс диэлектрических потерь так же мал, зато мало и напряжение пробоя. Чаще всего в качестве газообразного изолятора используют воздух, однако в последнее время всё большее применение находит элегаз (гексафторид серы, SF₆), обладающий почти втрое бо́льшим напряжением пробоя и значительно более высокой дугогасительной способностью. Иногда для изготовления электроизоляционных материалов применяют сочетание газообразных и органических материалов.

Жидкие  — чаще всего используют в трансформаторах, выключателях, кабелях, вводах для электрической изоляции и в конденсаторах. Причём в трансформаторах эти диэлектрики являются одновременно и охлаждающими жидкостями, а в выключателях − и как дугогасящая среда. В качестве жидких диэлектрических материалов прежде всего используется трансформаторное масло, конденсаторное масло, касторовое масло, синтетические жидкости ( совтол ). Природные неорганические  — наиболее распространённый материал слюда, она обладает гибкостью при сохранении прочности, хорошо расщепляется, что позволяет получить тонкие пластины. Химически стойка и нагревостойка. В качестве электроизоляционных материалов используют мусковит и флогопит, однако мусковит всё же лучше.

Искусственные неорганические: хорошим сопротивлением изоляции обладают малощелочные стёкла, стекловолокно, ситалл, но основным электроизоляционным материалом всё же является фарфор (полевошпатовая керамика). Эта керамика широко используется для изоляторов токонесущих проводов высокого напряжения, проходных изоляторов, бушингов и т. д. Однако из-за высокого тангенса диэлектрических потерь не годится для высокочастотных изоляторов. Для других более узких задач используется керамика  — форстеритовая, глинозёмистая, кордиеритовая и т. д.

Естественные органические: в последнее время в связи с расширением производства синтетических электроизоляционных материалов их применение сокращается. Выделить можно следующие  — целлюлоза, парафин, пек, каучук, янтарь и другие природные смолы, из жидких - касторовое масло.

Синтетические органические: большая часть данного материала приходится на долю высокомолекулярных химических соединений  — пластмасс, а так же эластомеров. Существуют так же синтетические диэлектрические жидкости ( см. Совтол ).

Диэлектрик	E_пр, 10⁴ В/см	ε	ρ υ, Ом · м
Бумага, пропитанная маслом	100—250	3,6	—
Воздух	30	1	—
Гетинакс	100—150	4—7	10⁸—10¹⁰
Миканит	150—400	5—6	10⁹—10¹¹
Поливинилхлорид	325	3,2	10¹²
Резина	150—200	3—6	10¹¹—10¹²
Стекло	100—150	6—10	10¹²
Слюда	500—1000	5,4	5 · 10¹¹
Совол	150	5,3	10¹¹—10¹²
Трансформаторное масло	50—180	2—2,5	5 · 10¹²—5 · 10¹³
Фарфор	150—200	5,5	10¹²—10¹³
Электрокартон	80—120	3—5	10⁶—10⁸

Смолы при низких температурах  — это аморфные стеклообразные массы. При нагреве они размягчаются и становятся пластичными, а затем жидкими. Смолы не гигроскопичны и не растворяются в воде, но растворяются в спирте и других растворителях. Смолы являются важнейшей составной частью многих лаков, компаундов, пластмасс, пленок. Природные смолы  — это продукт жизнедеятельности некоторых насекомых (например, шеллак) или растений  — смолоносов. Наибольшее значение имеют синтетические смолы, например полиэтилен, поливинилхлорид, которые применяются для изоляции проводов, кабелей, для защитных покрытий, для изготовления лаков.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 739

i

Какие свойства уменьшаются у водяного насыщенного пара с ростом температуры?

Насыщенный пар  — это пар , находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава.

Давление насыщенного пара связано определённой для данного вещества зависимостью от температуры . Когда внешнее давление падает ниже давления насыщенного пара, происходит кипение (жидкости) или возгонка (твёрдого тела); когда оно выше  — напротив, конденсация или десублимация . Для воды и многих других веществ, имеющих твердую фазу, существует значительная разница в давлении насыщенных паров над поверхностью жидкости и твердой фазы.

Над поверхностью жидкости всегда есть пары этой жидкости, которые образуются из-за ее испарения. За счет диффузии часть молекул пара возвращается обратно в жидкость. Если число частиц, покидающих жидкость за единицу времени, больше числа частиц, возвращающихся в жидкость за тот же промежуток времени, то пар называется ненасыщенным. Если число частиц, покидающих жидкость за единицу времени, равно числу частиц, возвращающихся в жидкость за тот же промежуток времени, то пар называется насыщенным. При этом говорят, что пар находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. Такая ситуация возможна, если, например, ограничить объем над поверхностью воды. Тогда испарение может происходить только до определенного предела.

Если пар жидкости стал насыщенным, то большей концентрации молекул (значит, и давления) насыщенного пара при той же температуре достичь нельзя. Это означает, что давление насыщенного пара имеет единственное значение, зависящее только от его температуры. Если объем, занимаемый насыщенным паром, начать уменьшать при постоянной температуре, то пар начнет конденсироваться в жидкость, так как концентрация его частиц и давление достигли предельного значения.

В таблице приведены следующие свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры: давление, удельный объем, плотность, удельные энтальпии жидкости и пара, теплота парообразования.

Пересчет в СИ: 1 кгс/см² = 9.81·104 Па.

Температура, $градусовC$	Давление (абсолютное), кгс/см³	Удельный объём, м³/кг	Плотность, кг/м³	Удельная энтапилия жидкости $i в степени ,$ кДж/кг	Удельная энтапилия пара $i в степени левая круглая скобка ,, правая круглая скобка$ кДж/кг	Удельная теплота парообразования r, кДж/кг
0	0,0062	206,5	0,00484	0	2493,1	2493,1
5	0,0089	147,1	0,0068	20,95	2502,7	2481,7
10	0,0125	106,4	0,0094	41,9	2512,3	2470,4
15	0,0174	77,9	0,01283	62,85	2522,4	2459,5
20	0,0238	57,8	0,01729	83,8	2532	2448,2
25	0,0323	43,4	0,02304	104,75	2541,7	2436,9
30	0,0433	32,93	0,03036	125,7	2551,3	2425,6
35	0,0573	25,25	0,0396	146,65	2561	2414,3
40	0,0752	19,55	0,05114	167,6	2570,6	2403
45	0,0977	15,28	0,06543	188,55	2579,8	2391,3
50	0,1258	12,054	0,083	209,5	2589,5	2380
55	0,1605	9,589	0,1043	230,45	2598,7	2368,2
60	0,2031	7,687	0,1301	251,4	2608,3	2356,9
65	0,255	6,209	0,1611	272,35	2617,5	2345,2
70	0,3177	5,052	0,1979	293,3	2626,3	2333
75	0,393	4,139	0,2416	314,3	2636	2321
80	0,483	3,414	0,2929	335,2	2644	2310
85	0,59	2,832	0,3531	356,2	2653	2297
90	0,715	2,365	0,4229	377,1	2662	2285
95	0,862	1,985	0,5039	398,1	2671	2273

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 753

i

Эхолот

Встречается несколько названий эхолота: сонар, гидролокатор. Сонар  — это сокращение от трёх английских слов «звук», «передвижение», «расположение». Эхолот состоит из передатчика, преобразователя, приёмника и дисплея. Передатчик испускает звуковую волну ультразвукового диапазона (например, 50 кГц, 192 кГц), которая, распространяясь в воде, отражается от преград на своём пути и, возвращаясь обратно, улавливается приёмником. Далее обработанная информация от отражённых объектов поступает на экран. Так как этот процесс повторяется много раз в секунду, то на экране получается профиль дна с отображением объектов на различных глубинах.

Большинство современных эхолотов работают на частоте 192 кГц, некоторые используют 50 кГц. Есть свои преимущества у каждой частоты, но для пресной и солёной воды 192 кГц  — лучший выбор. Эта частота даёт больше подробностей и меньше «шумовых» и нежелательных отражений. Её используют в неглубокой воде и на скорости. Определение близлежащих подводных объектов также лучше на частоте 192 кГц. При этом две рыбы отображаются как два отдельных эха вместо одной «капли» на экране. Существуют некоторые условия, при которых частота 50 кГц лучше. Как правило, эхолоты, работающие на частоте 50 кГц (при тех же самых условиях и мощности), могут проникать более глубоко через воду. Это происходит из-за естественной способности воды поглощать звуковые волны. Скорость поглощения больше для более высоких частот звука, чем для более низких частот. Поэтому эхолоты частотой 50 кГц находят использование в более глубокой солёной воде. Также преобразователи таких эхолотов имеют более широкие углы обзора, чем преобразователи эхолотов частотой 192 кГц.

Сравнительная таблица эхолотов

50 кГц	192 кГц
Большие глубины	Малые глубины
Широкий конический угол	Узкий конический угол
Худшее определение и разделение целей	Лучшее определение и разделение целей
Большая чувствительность к помехам	Меньшая чувствительность к помехам

Сравнительная таблица эхолотов

Материал	Плотность, кг/м³	Скорость продольной волны, м/с	Скорость поперечной, м/с
Воздух	0,1	330	—
Алюминий	2700	6320	3130
Стекло	3600	4260	2560
Вольфрам	19 100	5460	2620
Полиамид (нейлон)	1100	2620	1080
Акрил	1180	2670	—
Медь	8900	4700	2260
Вода пресная (20 °C)	1000	1482	—
Вода солёная (20 °C)	1030	1500*	—

Развернуть

В каких средах распространяется поперечная ультразвуковая волна?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 771

i

Кометы

Кометы Солнечной системы представляют собой бесформенные глыбы размером несколько километров, состоящие из льда вперемешку с пылевыми частицами. Поэтому их иногда называют «грязным снежком». Кометы движутся по очень вытянутым орбитам, находясь основное время далеко от Солнца, где остаются невидимыми. При приближении к Солнцу лёд под действием солнечного тепла начинает таять, испаряется и улетает в межпланетное пространство вместе с другими газами. Вследствие этого, чем ближе комета приближается к Солнцу, тем длиннее её хвост. Иногда у комет наблюдается разделение хвоста на две части: один  — искривлённый, состоящий из частиц пыли; другой  — прямой, газовый, вытянутый. Протяжённость кометных хвостов может достигать десятков и сотен миллионов километров. Предполагается, что пыль, теряемая кометами, попадая на огромной скорости в земную атмосферу, обнаруживается в виде метеоров. Некоторые кометы движутся по орбите вокруг Солнца, их называют периодическими. Периодическая комета теряет значительную часть своего материала каждый раз, когда проходит около Солнца.

В таблице приведены русские названия периодических комет, год открытия, период обращения, следующее появление.

Периодические кометы

Русское название	Период, земной год	Год открытия	Следующее появление
Галлея	75,31	240 до н.э.	2061
Энке	3,3	1786	2017
Понса-Брукса	70,84	1812	2024
Ольберса	69,52	1815	2024
Стефана-Отермы	37,72	1867	2018
Дю Туа	14,7	1944	2018
Темпеля-Туттля	33,24	1865	2031
Икея-Чжанга	367,18	1661	2362
Шумейкеров 3	17,09	1986	2019
LINEAR	76,48	2000	2075

Развернуть

По данным таблицы определите комету (из предложенного перечня), которая больше всего удаляется от Солнца; меньше всего удаляется от Солнца.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 789

i

Распространение звука в атмосфере

Звуковые волны играют важную роль в жизни человека и других живых существ. Несмотря на гораздо меньшую скорость звука, чем скорость света, большую способность затухания при распространении, звук имеет ряд преимуществ по сравнению со светом. Звук хорошо распространяется в темноте, в горах, в лесу, в воде, в земле, способен преодолевать преграды, недоступные свету. Исследования показали, что скорость распространения звука на больших высотах (в горах) и на равнинах одинакова при условии равенства температуры воздуха. А вот от температуры воздуха скорость зависит. В таблице приведены результаты измерения скорости распространения звука в зависимости от температуры воздуха.

Температура воздуха, °C	Скорость звука в воздухе
Температура воздуха, °C	м/с	км/ч
−150	216,7	780,1
−100	263,7	942,2
−50	299,3	1077,6
−20	318,8	1147,8
−10	325,1	1170,3
0	331,5	1193,4
10	337,3	1214,1
20	343,1	1235,2
30	348,9	1226,2
50	360,3	1296,9
100	387,1	1393,7
200	436,0	1569,5
300	479,8	1727,4
400	520,0	1872,1
500	557,3	2006,4
1000	715,2	2574,8

Исходя из информации, представленной в таблице, можно увидеть вполне однозначную зависимость скорости распространения звука от температуры окружающего воздуха.

Слышимость звука также зависит от плотности воздуха, влажности и ветра. Во влажном воздухе слышимость звука резко возрастает, в сухом  — уменьшается. Во время ветреной погоды звук слышится неровно. Если хорошая или плохая слышимость звука не обусловлена попутным или встречным ветром, то хорошая слышимость отдалённых (слабых) звуков объясняется повышенной влажностью воздуха и служит признаком наступления ненастной погоды с осадками.

Развернуть

Как зависит скорость распространения звука от температуры воздуха?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 807

i

Электрические свойства тела человека. Поражение электрическим током.

Тело человека представляет собой по своим электрофизическим свойствам солёный раствор (раствор электролита). Разные ткани человека характеризуются разной концентрацией раствора электролита и разным его составом. Поскольку внутриклеточная жидкость содержит ионы и хорошо проводит электрический ток, внутренние ткани тела человека обладают довольно низким электрическим сопротивлением. А сравнительно высокое сопротивление электрическому току оказывают поверхностные слои кожи (эпидермис). Общее сопротивление тела человека постоянному току (от конца одной руки до конца другой руки) при неповреждённой сухой коже рук может составлять 10⁴-10⁶ Ом. Влажная кожа может уменьшить сопротивление тела до 10³ Ом и ниже. На рисунке показаны возможные пути поражения электрическим током тела человека. В таблице показано процентное соотношение поражающего электрического тока через сердце.

«рука — рука»	Через сердце проходит 3,3% общего тока
«левая рука — ноги»	Через сердце проходит 3,7% общего тока
«правая рука — ноги»	Через сердце проходит 6,7% общего тока
«нога — нога»	Через сердце проходит 0,4% общего тока
«голова — ноги»	Через сердце проходит 6,8% общего тока
«голова — руки»	Через сердце проходит 7% общего тока

Наиболее тяжёлое поражение вероятно, если на пути тока оказывается сердце, лёгкие, грудная клетка, головной или спинной мозг, поскольку ток воздействует непосредственно на эти органы. Если ток проходит иными путями, то воздействие его на органы может быть рефлекторным, а не непосредственным.

Развернуть

Какие факторы понижают сопротивление человеческого организма прохождению по нему электрического тока?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 808

i

Электрические свойства тела человека. Поражение электрическим током.

Тело человека представляет собой по своим электрофизическим свойствам солёный раствор (раствор электролита). Разные ткани человека характеризуются разной концентрацией раствора электролита и разным его составом. Поскольку внутриклеточная жидкость содержит ионы и хорошо проводит электрический ток, внутренние ткани тела человека обладают довольно низким электрическим сопротивлением. А сравнительно высокое сопротивление электрическому току оказывают поверхностные слои кожи (эпидермис). Общее сопротивление тела человека постоянному току (от конца одной руки до конца другой руки) при неповреждённой сухой коже рук может составлять 10⁴-10⁶ Ом. Влажная кожа может уменьшить сопротивление тела до 10³ Ом и ниже. На рисунке показаны возможные пути поражения электрическим током тела человека. В таблице показано процентное соотношение поражающего электрического тока через сердце.

«рука — рука»	Через сердце проходит 3,3% общего тока
«левая рука — ноги»	Через сердце проходит 3,7% общего тока
«правая рука — ноги»	Через сердце проходит 6,7% общего тока
«нога — нога»	Через сердце проходит 0,4% общего тока
«голова — ноги»	Через сердце проходит 6,8% общего тока
«голова — руки»	Через сердце проходит 7% общего тока

Наиболее тяжёлое поражение вероятно, если на пути тока оказывается сердце, лёгкие, грудная клетка, головной или спинной мозг, поскольку ток воздействует непосредственно на эти органы. Если ток проходит иными путями, то воздействие его на органы может быть рефлекторным, а не непосредственным.

Развернуть

Почему поражений переменным током больше, чем поражений постоянным электрическим током?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 825

i

Распространение звука в различных средах

Звук может распространяться только в упругой среде: газе, жидкости, твёрдых телах. В вакууме звук распространяться не может.

Известно, что во время грозы мы сначала видим вспышку молнии и лишь через некоторое время слышим раскаты грома. Скорость звука в воздухе впервые была измерена в 1636 г. французским учёным М. Мерсенном. При температуре 20 °C она равна 343 м/с, т. е. 1235 км/ч.

Скорость звука в воде впервые была измерена в 1826 г. Ж. Колладоном и Я. Штурмом. Свои опыты они проводили на Женевском озере в Швейцарии. На одной лодке поджигали порох и одновременно ударяли в колокол, опущенный в воду. Звук этого колокола с помощью специального рупора, также опущенного в воду, улавливался на другой лодке, которая находилась на расстоянии 14 км от первой. По интервалу времени между вспышкой света и приходом звукового сигнала определили скорость звука в воде. При температуре 8 °C она оказалась равной примерно 1440 м/с.

Если вы приложите ухо к рельсу, то после удара по другому концу рельса вы услышите два звука: один  — по рельсу, другой  — по воздуху. Хорошо проводит звук земля. Например, в старые времена при осаде в крепостных стенах помещали «слухачей», которые по звуку, передаваемому землёй, могли определить, ведёт ли враг подкоп к стенам или нет. Прикладывая ухо к земле, также следили за приближением вражеской конницы.

Среда	Плотность, г/см³, при 20 °С	Скорость, м/с
Твёрдые материалы
Алюминий	2,7	5100
Медь	8,9	3600
Резина	0,95	35–70
Пробка	0,22–0,26	50
Сталь	7,8	5000
Жидкости
Вода	1,0	1456
Ацетон	0,792	1190
Бензин	0,899	1200–1900
Этиловый спирт	0,791	1150
Газы
Воздух	1,29 · 10^–3	344
Азот	1,251 · 10^–3	337
Водород	0,09 · 10^–3	1269
Кислород	1,43 · 10^–3	316

Развернуть

Почему раскат грома мы слышим позже, чем видим вспышку молнии?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 843

i

Атмосферное давление

Атмосфера  — это весь воздух, который окружает Землю. Воздух имеет массу, которая в среднем равна 5,2 · 10²¹ г. Известно, что 1 м³ воздуха у земной поверхности имеет массу 1,033 кг. Своим весом воздух оказывает давление на все объекты, находящиеся на земной поверхности. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением.

За нормальное атмосферное давление условно принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0 °C. Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. или 101 325 Па. Если давление воздуха больше 760 мм рт. ст., то оно считается повышенным, меньше  — пониженным.

Если подниматься вверх, то воздух становится всё более разреженным и атмосферное давление понижается. Атмосферное давление расположенных на разной высоте над уровнем моря местностей будет различным. Например, Москва лежит на высоте 120 м над уровнем моря, поэтому среднее атмосферное давление для неё  — 748 мм рт. ст.

Атмосферное давление в течение суток дважды повышается (утром и вечером) и дважды понижается (после полудня и после полуночи). Эти изменения связаны с изменением температуры воздуха и перемещением воздуха. В течение года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлаждён и уплотнён, а минимальное  — летом. Также атмосферное давление изменяется в зависимости от наступления хорошей или ненастной погоды.

Развернуть

Как связаны величина атмосферного давления и высота над уровнем моря?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 861

i

Предельно допустимые значения

напряжений прикосновений и токов

Поражение электрическим током опасно для здоровья и жизни человека. Переменный ток значительно более опасен, чем постоянный электрический ток такого же напряжения. Наиболее опасным считается технический переменный ток с частотой 50 Гц (50 периодов в секунду), силой 0,1 А и напряжением выше 250 В. Механизм действия электрического тока на организм весьма сложен и сводится в основном к нагреванию, электролизу и механическому действию. Вследствие превращения электрической энергии в тепловую воздействие электрического тока вызывает ожоги в месте приложения тока и значительное повышение температуры внутренних органов. В таблице представлены предельно допустимые значения напряжений прикосновений и токов, протекающих через тело человека при частоте промышленного тока 50 Гц.

Если человек, попавший под напряжение, в состоянии самостоятельно преодолеть действие судороги и освободиться от контакта с проводниками, то такой ток называют отпускающим. В случаях, когда человек самостоятельно не может освободиться от контакта, возникает опасность длительной судороги. Токи, вызывающие такую реакцию организма, получили название неотпускающих. Пороговые значения неотпускающих переменных токов при частоте 50 Гц лежат в пределах 10−15 мА. При 25−50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания.

Длительность протекания тока через тело человека влияет на сопротивление кожи, вследствие чего с увеличением времени воздействия тока на живую ткань повышается его значение, растут последствия воздействия тока на организм.

Развернуть

Каков механизм действия переменного электрического тока на организм человека?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 862

i

Предельно допустимые значения

напряжений прикосновений и токов

Поражение электрическим током опасно для здоровья и жизни человека. Переменный ток значительно более опасен, чем постоянный электрический ток такого же напряжения. Наиболее опасным считается технический переменный ток с частотой 50 Гц (50 периодов в секунду), силой 0,1 А и напряжением выше 250 В. Механизм действия электрического тока на организм весьма сложен и сводится в основном к нагреванию, электролизу и механическому действию. Вследствие превращения электрической энергии в тепловую воздействие электрического тока вызывает ожоги в месте приложения тока и значительное повышение температуры внутренних органов. В таблице представлены предельно допустимые значения напряжений прикосновений и токов, протекающих через тело человека при частоте промышленного тока 50 Гц.

Если человек, попавший под напряжение, в состоянии самостоятельно преодолеть действие судороги и освободиться от контакта с проводниками, то такой ток называют отпускающим. В случаях, когда человек самостоятельно не может освободиться от контакта, возникает опасность длительной судороги. Токи, вызывающие такую реакцию организма, получили название неотпускающих. Пороговые значения неотпускающих переменных токов при частоте 50 Гц лежат в пределах 10−15 мА. При 25−50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания.

Длительность протекания тока через тело человека влияет на сопротивление кожи, вследствие чего с увеличением времени воздействия тока на живую ткань повышается его значение, растут последствия воздействия тока на организм.

Развернуть

Что происходит в организме при поражении его электрическим током?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 879

i

Звук в живой природе

Мы живём в мире звуков. Везде  — в окружающем нас воздухе, воде, земле  — распространяются звуки. Эти звуки различны по частоте, громкости, тембру, источнику. Для живых существ звуковая картина мира является одним из важнейших источников информации о внешнем мире. Аборигены Австралии, прикладывая ухо к земле, узнавали о передвижениях животных и людей в округе.

Диапазон частот, воспринимаемых человеческим ухом, составляет 16-20000 Гц. Это те звуки, которые воспринимает человек. Все звуковые колебания с частотами ниже 16 Гц относятся к области инфразвука. С частотами выше 20 кГц  — к области ультразвука.

Диапазоны звуков, которые слышат живые существа на Земле, очень разнообразны. Например, муравьи никогда не услышат ни нашей речи, ни нашей музыки, так как они общаются на ультразвуке. Некоторые животные (летучие мыши, морские млекопитающие) сами способны не только слышать, но и издавать ультразвук. Некоторые рыбы способны слышать звуки от 5 до 2000 Герц. Слух у рыб настроен больше на низкие звуки (шорохи, шаги, шумы) и менее чувствителен к высоким.

Общение дельфинов может быть как в нашем привычном диапазоне, так и на частотах ультразвука. Дельфины могут издавать разные звуки, свисты. Наиболее выразительными являются свисты, которых у дельфинов насчитывается 32 вида. Каждый из них может обозначать определённую фразу (сигналы боли, тревоги, приветствия, призывный клич «ко мне» и т. д.).

На диаграмме, представленной ниже, показаны частотные диапазоны, которые доступны некоторым живым существам.

Развернуть

Почему на рыбалке нужно соблюдать тишину?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 897

i

Астероиды

Астероиды относятся к малым телам Солнечной системы, с диаметром, превышающим 30 метров, обладают неправильной формой и не имеют атмосферы. Вместе с этим у астероидов могут быть собственные спутники. Расположены астероиды в основном между орбитой Марса и Юпитера. Астероиды представляют собой небесные тела, которые были образованы за счёт взаимного притяжения плотного газа и пыли на раннем этапе формирования Солнца. В момент достижения Юпитером своей массы большая часть планетозималей (будущих протопланет) были расколоты. В эту эпоху сформировалась часть астероидов за счёт столкновения массивных тел в пределах воздействия «ближнего» гравитационного поля Юпитера.

Сегодня известно более 670000 астероидов, 422000 из которых имеют собственный номер, а 19000  — имена. В таблице представлена информация о приблизительном количестве астероидов определённого размера. Несмотря на огромное количество, суммарная масса этих камней составляет всего лишь 4% от массы Луны.

Размеры и количество астероидов

Размер, м	100	300	500	1000	3000	5000	10 000
Количество	25 000 000	4 000 000	2 000 000	750 000	200 000	90 000	10 000
Размер, м	30 000	50 000	100 000	200 000	300 000	500 000	900 000
Количество	1100	600	200	30	5	3	1

Согласно характеристикам орбит астероиды объединяют в группы. Группой астероидов считается некоторое число таких тел, характеристики орбит которых схожи. Они, вероятно, являются фрагментами одного большого тела в результате его раскола.

Как видим из рисунка, орбиты некоторых астероидов пересекают плоскость орбиты Земли. Поэтому самый значимый повод для изучения астероидов  — это возможная угроза со стороны этих космических тел. Во избежание подобных ситуаций астрономы пристально следят за астероидами, опасными для землян. Группа Амура  — наименее угрожающая из этих трёх, так как не пересекает орбиту Земли, а только приближается к ней. При таких сближениях земное тяготение может поменять орбиту астероидов, в связи с чем угроза из потенциальной может превратиться в реальную. Тот же эффект на них оказывает и Марс, так как они пересекают его орбиту, следовательно, иногда сближаются и с ним. Известно около 4000 астероидов этой группы, естественно, большая часть ещё не открыта. Самый крупный из них  — Ганимед (не путать со спутником Юпитера), его диаметр 31,5 км.

Астероиды группы Аполлона в самой ближней к Солнцу части орбиты заходят внутрь земной орбиты (пересекают её в двух местах). В этом семействе известно более 5000 астероидов, в основном они не очень большие, самый крупный  — 8,5 км.

Группа Атона содержит примерно 1000 астероидов (самый большой  — 3,5 км). Они наоборот  — курсируют внутри орбиты Земли, и только на расстоянии самого большого удаления от Солнца выходят за её пределы, также пересекая земную орбиту.

Развернуть

Как зависит приблизительное количество астероидов от их среднего размера?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 898

i

Астероиды

Астероиды относятся к малым телам Солнечной системы, с диаметром, превышающим 30 метров, обладают неправильной формой и не имеют атмосферы. Вместе с этим у астероидов могут быть собственные спутники. Расположены астероиды в основном между орбитой Марса и Юпитера. Астероиды представляют собой небесные тела, которые были образованы за счёт взаимного притяжения плотного газа и пыли на раннем этапе формирования Солнца. В момент достижения Юпитером своей массы большая часть планетозималей (будущих протопланет) были расколоты. В эту эпоху сформировалась часть астероидов за счёт столкновения массивных тел в пределах воздействия «ближнего» гравитационного поля Юпитера.

Сегодня известно более 670000 астероидов, 422000 из которых имеют собственный номер, а 19000  — имена. В таблице представлена информация о приблизительном количестве астероидов определённого размера. Несмотря на огромное количество, суммарная масса этих камней составляет всего лишь 4% от массы Луны.

Размеры и количество астероидов

Размер, м	100	300	500	1000	3000	5000	10 000
Количество	25 000 000	4 000 000	2 000 000	750 000	200 000	90 000	10 000
Размер, м	30 000	50 000	100 000	200 000	300 000	500 000	900 000
Количество	1100	600	200	30	5	3	1

Согласно характеристикам орбит астероиды объединяют в группы. Группой астероидов считается некоторое число таких тел, характеристики орбит которых схожи. Они, вероятно, являются фрагментами одного большого тела в результате его раскола.

Как видим из рисунка, орбиты некоторых астероидов пересекают плоскость орбиты Земли. Поэтому самый значимый повод для изучения астероидов  — это возможная угроза со стороны этих космических тел. Во избежание подобных ситуаций астрономы пристально следят за астероидами, опасными для землян. Группа Амура  — наименее угрожающая из этих трёх, так как не пересекает орбиту Земли, а только приближается к ней. При таких сближениях земное тяготение может поменять орбиту астероидов, в связи с чем угроза из потенциальной может превратиться в реальную. Тот же эффект на них оказывает и Марс, так как они пересекают его орбиту, следовательно, иногда сближаются и с ним. Известно около 4000 астероидов этой группы, естественно, большая часть ещё не открыта. Самый крупный из них  — Ганимед (не путать со спутником Юпитера), его диаметр 31,5 км.

Астероиды группы Аполлона в самой ближней к Солнцу части орбиты заходят внутрь земной орбиты (пересекают её в двух местах). В этом семействе известно более 5000 астероидов, в основном они не очень большие, самый крупный  — 8,5 км.

Группа Атона содержит примерно 1000 астероидов (самый большой  — 3,5 км). Они наоборот  — курсируют внутри орбиты Земли, и только на расстоянии самого большого удаления от Солнца выходят за её пределы, также пересекая земную орбиту.

Развернуть

Может ли происходить изменение орбиты движения астероидов? Если да, то что влияет на это изменение?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 915

i

Радуга

Радуга  — это красивейшее оптическое природное явление, которое наблюдается при освещении солнечным светом множества водяных капелек во время дождя или тумана, или после дождя. Радугу можно наблюдать только когда солнце выглянуло из-за туч и в стороне, противоположной солнцу. Если встать лицом к солнцу, то радуги не увидеть. Центром радуги является точка, диаметрально противоположная Солнцу. Чаще всего мы видим только одну часть радуги, половину дуги над линией горизонта. Радугу можно наблюдать и в результате преломления солнечных лучей в каплях воды после дождя, и в отражённых лучах от водной поверхности морских заливов, озёр, водопадов или больших рек. Цвета радуги расположены всегда в одном и том же порядке. Самая яркая внешняя часть радуги  — красная полоса. Каждый следующий цвет бледнее предыдущего. Солнечный луч освещает каплю дождя. Проникая внутрь капли, луч слегка преломляется. Как известно, лучи различного цвета преломляются по- разному, то есть внутри капли луч белого цвета распадается на составляющие его цвета. Это явление дисперсии. Пройдя каплю, свет отражается от её стенки, как от зеркала. Отражённые цветные лучи идут в обратном направлении, ещё сильнее преломляясь. Весь радужный спектр покидает каплю с той же стороны, с которой в неё проник солнечный луч. Человек видит огромную цветную радугу, раскинувшуюся по всему небу,  — свет, преломлённый и отражённый миллиардами дождевых капель.

В таблице представлено условное разделение всего видимого спектра солнечного излучения по цветам (1 нм = 10^-9 м).

Цвет	Диапазон длин волн, нм
Красный	620—780
Оранжевый	585—620
Жёлтый	575—585
Зелёный	550—575
Голубой	510—550
Синий	480—510
Фиолетовый	380—450

В ниже расположенной таблице приведено соотношение между длинами волн электромагнитного излучения видимого диапазона с показателями преломления воды при нормальном атмосферном давлении и температуре 20 °C.

Длина волны, нм	Показатель преломления
381,1	1,343
486,1	1,3371
546,1	1,3345
589,3	1,3330
643,8	1,3314
656,3	1,3311
768,2	1,3289

Развернуть

Перечислите цвета начиная от внешней части радуги, которые выделяют в солнечном спектре.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 937

i

Рентгеновские лучи

Рентгеновское излучение − это электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением.

Рентгеновские лучи возникают всегда, когда движущиеся с высокой скоростью электроны тормозятся материалом анода (например, в газоразрядной трубке низкого давления). Часть энергии, не рассеивающаяся в форме тепла, превращается в энергию электромагнитных волн (рентгеновские лучи).

Есть два типа рентгеновского излучения: тормозное и характеристическое. Тормозное рентгеновское излучение не является монохроматическим, оно характеризуется разнообразием длин волн, которое может быть представлено сплошным (непрерывным) спектром.

Характеристическое рентгеновское излучение имеет не сплошной, а линейчатый спектр. Этот тип излучения возникает, когда быстрый электрон, достигая анода, выбивает электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий.

Монохроматическое рентгеновское излучение, длины волн которого сопоставимы с размерами атомов, широко используется для исследования структуры веществ. В основе данного метода лежит явление дифракции рентгеновских лучей на трёхмерной кристаллической решётке. Дифракция рентгеновских лучей на монокристаллах была открыта в 1912 г. М. Лауэ. Направив узкий пучок рентгеновских лучей на неподвижный кристалл, он наблюдал на помещённой за кристаллом пластинке дифракционную картину, которая состояла из большого количества расположенных в определённом порядке пятен.

Дифракционная картина, получаемая от поликристаллического материала (например, металлов), представляет собой набор чётко обозначенных колец. От аморфных материалов (или жидкостей) получают дифракционную картину с размытыми кольцами.

Развернуть

Какой из типов рентгеновского излучения имеет линейчатый спектр?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1046

i

Рассмотрим некоторые погрешности (аберрации), которые дают оптические приборы, основанные на использовании линз: сферические и хроматические аберрации.

На практике часто приходится применять собирающие линзы большого диаметра, позволяющие собрать широкие световые потоки. Однако в этом случае не удаётся получить резкое изображение источника (рис. 1). Как бы мы ни перемещали экран (Э), на нём получается довольно расплывчатое изображение. И только ограничив пучки, падающие на линзу, с помощью диафрагмы Д (непрозрачного экрана с отверстием), можно получить достаточно резкое изображение источника (рис. 2). Погрешность, связанная с тем, что линза большого диаметра даёт изображение точечного источника S не в виде точки, а в виде расплывчатого светлого пятна, называется сферической аберрацией.

Рис. 1

Рис. 2

Хроматическая аберрация связана с тем, что показатель преломления световых лучей в стекле зависит от длины волны: красные лучи преломляются слабее, чем зелёные, зелёные – слабее, чем фиолетовые. Из-за этого изображение в линзе получается окрашенным.

Рассмотрим, как можно убрать хроматическую аберрацию в оптических телескопах. Телескоп состоит из двух основных частей – объектива и окуляра. В первых телескопах (т. н. рефракторных) в качестве объектива использовалась собирающая линза. В фокусе объектива формируется действительное изображение весьма удалённого источника света (например, звезды). Чтобы разглядеть полученное с помощью объектива изображение, используется окуляр. В качестве окуляра может использоваться собирающая линза, действующая как лупа. На рис. 3 представлен ход лучей в телескопе И. Кеплера (1611 г.).

Рис. 3. Зрительная труба И. Кеплера. В её оптической схеме две собирающие линзы.

С помощью телескопа Кеплера яркие звёзды наблюдатель увидит как сине-зелёные точки (к сине-зелёной части спектра человеческий глаз наиболее чувствителен ночью), окружённые красной и синей каймой.

Чтобы устранить искажения изображения, связанные с хроматической аберрацией, И. Ньютон в 1668 году предложил новую модель телескопа – рефлекторный телескоп, в котором вместо собирающей линзы использовалось вогнутое зеркало (рис. 4).

Рис. 4. Оптическая схема телескопа И. Ньютона (А - собирающая линза, В - плоское зеркало, С - вогнутое зеркало).

Развернуть

Что использовалось в качестве окуляра в оптической схеме телескопа Ньютона (рис. 4)?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1064

i

Космические обсерватории

С поверхности Земли человек издавна наблюдает космические объекты в видимой части спектра электромагнитного излучения (диапазон видимого света включает волны с длиной примерно от 380 нм до 760 нм).

При этом большой объём информации о небесных телах не доходит до поверхности Земли, т. к. большая часть инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские и гамма-лучи космического происхождения недоступны для наблюдений с поверхности нашей планеты. Для изучения космических объектов в этих лучах необходимо вывести телескопы за пределы атмосферы. Результаты, полученные в космических обсерваториях, перевернули представление человека о Вселенной. Общее количество космических обсерваторий превышает уже несколько десятков.

Так, с помощью наблюдений в инфракрасном (ИК) диапазоне были открыты тысячи галактик с мощным инфракрасным излучением, в том числе такие, которые излучают в ИК-диапазоне больше энергии, чем во всех остальных частях спектра. Активно изучаются инфракрасные источники в газопылевых облаках. Интерес к газопылевым облакам связан с тем, что, согласно современным представлениям, в них рождаются и вспыхивают звёзды.

Ультрафиолетовый спектр разделяют на ультрафиолет-А (УФ-A) с длиной волны 315–400 нм, ультрафиолет-В (УФ-B) – 280–315 нм и ультрафиолет-С (УФ-С) – 100–280 нм. Практически весь УФ-C и приблизительно 90% УФ-B поглощаются озоновым слоем при прохождении лучей через земную атмосферу. УФ-A не задерживается озоновым слоем.

С помощью ультрафиолетовых обсерваторий изучались самые разные объекты: от комет и планет до удалённых галактик. В УФ-диапазоне исследуются звёзды, в том числе, с необычным химическим составом.

Гамма-лучи доносят до нас информацию о мощных космических процессах, связанных с экстремальными физическими условиями, в том числе и ядерных реакциях внутри звёзд. Детекторы рентгеновского излучения относительно легки в изготовлении и имеют небольшую массу. Рентгеновские телескопы устанавливались на многих орбитальных станциях и межпланетных космических кораблях. Оказалось, что рентгеновское излучение во Вселенной явление такое же обычное, как и излучение оптического диапазона. Большое внимание уделяется изучению рентгеновского излучения нейтронных звёзд и чёрных дыр, активных ядер галактик, горячего газа в скоплении галактик.

Развернуть

Электромагнитные волны какого из диапазонов (радиоволны, ультрафиолетовое излучение или гамма-излучение), идущие от космических объектов, доступны для изучения с поверхности Земли?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1082

i

Рассмотрим некоторые погрешности (аберрации), которые дают оптические приборы, основанные на использовании линз: сферические и хроматические аберрации.

На практике часто приходится применять собирающие линзы большого диаметра, позволяющие собрать широкие световые потоки. Однако в этом случае не удаётся получить резкое изображение источника (рис. 1). Как бы мы ни перемещали экран (Э), на нём получается довольно расплывчатое изображение. И только ограничив пучки, падающие на линзу, с помощью диафрагмы Д (непрозрачного экрана с отверстием), можно получить достаточно резкое изображение источника (рис. 2). Погрешность, связанная с тем, что линза большого диаметра даёт изображение точечного источника S не в виде точки, а в виде расплывчатого светлого пятна, называется сферической аберрацией.

Рис. 1

Рис. 2

Хроматическая аберрация связана с тем, что показатель преломления световых лучей в стекле зависит от длины волны: красные лучи преломляются слабее, чем зелёные, зелёные – слабее, чем фиолетовые. Из-за этого изображение в линзе получается окрашенным.

Рассмотрим, как можно убрать хроматическую аберрацию в оптических телескопах. Телескоп состоит из двух основных частей – объектива и окуляра. В первых телескопах (т. н. рефракторных) в качестве объектива использовалась собирающая линза. В фокусе объектива формируется действительное изображение весьма удалённого источника света (например, звезды). Чтобы разглядеть полученное с помощью объектива изображение, используется окуляр. В качестве окуляра может использоваться собирающая линза, действующая как лупа. На рис. 3 представлен ход лучей в телескопе И. Кеплера (1611 г.).

Рис. 3. Зрительная труба И. Кеплера. В её оптической схеме две собирающие линзы.

С помощью телескопа Кеплера яркие звёзды наблюдатель увидит как сине-зелёные точки (к сине-зелёной части спектра человеческий глаз наиболее чувствителен ночью), окружённые красной и синей каймой.

Чтобы устранить искажения изображения, связанные с хроматической аберрацией, И. Ньютон в 1668 году предложил новую модель телескопа – рефлекторный телескоп, в котором вместо собирающей линзы использовалось вогнутое зеркало (рис. 4).

Рис. 4. Оптическая схема телескопа И. Ньютона (А - собирающая линза, В - плоское зеркало, С - вогнутое зеркало).

Развернуть

Что использовалось в качестве объектива в оптической схеме телескопа Ньютона (рис. 4)?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1100

i

Запись звука

Возможность записывать звуки и затем воспроизводить их была открыта в 1877 году американским изобретателем Т. А. Эдисоном. Благодаря этому появилось звуковое кино, началось массовое производство граммофонных пластинок.

На рисунке 1 дана упрощенная схема механического звукозаписывающего устройства. Звуковые волны от источника звука (певца, оркестра и т. д.) попадали в рупор 1, в котором была закреплена тонкая упругая пластинка 2 (мембрана). Под действием звуковой волны мембрана начинала колебаться. Колебания мембраны передавались связанному с ней резцу 3, острие которого оставляло при этом на вращающемся диске 4 звуковую бороздку. Звуковая бороздка закручивалась по спирали от края диска к его центру.

Рис. 1.

Рис. 2

Профиль звуковой дорожки под большим увеличением.

Диск или валик, на котором производилась звукозапись, изготавливалась из специального мягкого воскового материала. С этого воскового диска гальванопластическим способом снимали медную копию (клише): использовалось осаждение на электроде чистой меди при прохождении электрического тока через раствор её солей. Затем с медной копии делали оттиски на дисках из пластмассы. Так получали граммофонные пластинки.

При воспроизведении звука граммофонную пластинку ставят под иглу, связанную с мембраной граммофона, и приводят пластинку во вращение. Двигаясь по волнистой бороздке пластинки, конец иглы колеблется, вместе с ним колеблется и мембрана, причём эти колебания довольно точно воспроизводят записанный звук.

1898 году датский инженер Вольдемар Паульсен изобрёл аппарат для магнитной записи звука на стальной проволоке. Магнитные ленты появились значительно позже, их использование началось в 40-х годах XX века. На рисунке 3 представлен принцип работы записывающей магнитной головки магнитофона.

Рис. 3. Намагниченность ленты остаётся и после действия магнитного поля. В микрофоне звуковой сигнал переводится в электрический.

Переменный электрический ток создаёт переменное магнитное поле, под действием которого намагничивается ферромагнитный материал, покрывающий магнитную ленту.

В 1979 году вернулась механическая запись звука, но уже на новом уровне – при записи лазерных дисков. Вместо иглы фонографа звуки на диске записывает луч лазера. Звуковая информация заключена в мельчайших углублениях (рис. 4), выгравированных при записи лазерным лучом на металлизированной поверхности диска. Этот диск во время вращения «читается» другим лазерным лучом, и различия в отражённом лазерном свете преобразуются в электрические сигналы, которые затем преобразуются в звук.

Рис. 4

Поверхность лазерного диска под микроскопом.

Развернуть

Какое действие электрического тока используется при получении клише с воскового диска?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1101

i

Запись звука

Возможность записывать звуки и затем воспроизводить их была открыта в 1877 году американским изобретателем Т. А. Эдисоном. Благодаря этому появилось звуковое кино, началось массовое производство граммофонных пластинок.

На рисунке 1 дана упрощенная схема механического звукозаписывающего устройства. Звуковые волны от источника звука (певца, оркестра и т. д.) попадали в рупор 1, в котором была закреплена тонкая упругая пластинка 2 (мембрана). Под действием звуковой волны мембрана начинала колебаться. Колебания мембраны передавались связанному с ней резцу 3, острие которого оставляло при этом на вращающемся диске 4 звуковую бороздку. Звуковая бороздка закручивалась по спирали от края диска к его центру.

Рис. 1.

Рис. 2

Профиль звуковой дорожки под большим увеличением.

Диск или валик, на котором производилась звукозапись, изготавливалась из специального мягкого воскового материала. С этого воскового диска гальванопластическим способом снимали медную копию (клише): использовалось осаждение на электроде чистой меди при прохождении электрического тока через раствор её солей. Затем с медной копии делали оттиски на дисках из пластмассы. Так получали граммофонные пластинки.

При воспроизведении звука граммофонную пластинку ставят под иглу, связанную с мембраной граммофона, и приводят пластинку во вращение. Двигаясь по волнистой бороздке пластинки, конец иглы колеблется, вместе с ним колеблется и мембрана, причём эти колебания довольно точно воспроизводят записанный звук.

1898 году датский инженер Вольдемар Паульсен изобрёл аппарат для магнитной записи звука на стальной проволоке. Магнитные ленты появились значительно позже, их использование началось в 40-х годах XX века. На рисунке 3 представлен принцип работы записывающей магнитной головки магнитофона.

Рис. 3. Намагниченность ленты остаётся и после действия магнитного поля. В микрофоне звуковой сигнал переводится в электрический.

Переменный электрический ток создаёт переменное магнитное поле, под действием которого намагничивается ферромагнитный материал, покрывающий магнитную ленту.

В 1979 году вернулась механическая запись звука, но уже на новом уровне – при записи лазерных дисков. Вместо иглы фонографа звуки на диске записывает луч лазера. Звуковая информация заключена в мельчайших углублениях (рис. 4), выгравированных при записи лазерным лучом на металлизированной поверхности диска. Этот диск во время вращения «читается» другим лазерным лучом, и различия в отражённом лазерном свете преобразуются в электрические сигналы, которые затем преобразуются в звук.

Рис. 4

Поверхность лазерного диска под микроскопом.

Развернуть

Конструкция диска DVD имеет структуру, аналогичную структуре диска CD. Однако при записи информации шаг дорожек у DVD-диска гораздо короче, чем у CD (рис. 5). Какой параметр дисков это определяет?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1118

i

Запись звука

Возможность записывать звуки и затем воспроизводить их была открыта в 1877 году американским изобретателем Т. А. Эдисоном. Благодаря этому появилось звуковое кино, началось массовое производство граммофонных пластинок.

На рисунке 1 дана упрощенная схема механического звукозаписывающего устройства. Звуковые волны от источника звука (певца, оркестра и т. д.) попадали в рупор 1, в котором была закреплена тонкая упругая пластинка 2 (мембрана). Под действием звуковой волны мембрана начинала колебаться. Колебания мембраны передавались связанному с ней резцу 3, острие которого оставляло при этом на вращающемся диске 4 звуковую бороздку. Звуковая бороздка закручивалась по спирали от края диска к его центру.

Рис. 1.

Рис. 2

Профиль звуковой дорожки под большим увеличением.

Диск или валик, на котором производилась звукозапись, изготавливалась из специального мягкого воскового материала. С этого воскового диска гальванопластическим способом снимали медную копию (клише): использовалось осаждение на электроде чистой меди при прохождении электрического тока через раствор её солей. Затем с медной копии делали оттиски на дисках из пластмассы. Так получали граммофонные пластинки.

При воспроизведении звука граммофонную пластинку ставят под иглу, связанную с мембраной граммофона, и приводят пластинку во вращение. Двигаясь по волнистой бороздке пластинки, конец иглы колеблется, вместе с ним колеблется и мембрана, причём эти колебания довольно точно воспроизводят записанный звук.

1898 году датский инженер Вольдемар Паульсен изобрёл аппарат для магнитной записи звука на стальной проволоке. Магнитные ленты появились значительно позже, их использование началось в 40-х годах XX века. На рисунке 3 представлен принцип работы записывающей магнитной головки магнитофона.

Рис. 3. Намагниченность ленты остаётся и после действия магнитного поля. В микрофоне звуковой сигнал переводится в электрический.

Переменный электрический ток создаёт переменное магнитное поле, под действием которого намагничивается ферромагнитный материал, покрывающий магнитную ленту.

В 1979 году вернулась механическая запись звука, но уже на новом уровне – при записи лазерных дисков. Вместо иглы фонографа звуки на диске записывает луч лазера. Звуковая информация заключена в мельчайших углублениях (рис. 4), выгравированных при записи лазерным лучом на металлизированной поверхности диска. Этот диск во время вращения «читается» другим лазерным лучом, и различия в отражённом лазерном свете преобразуются в электрические сигналы, которые затем преобразуются в звук.

Рис. 4

Поверхность лазерного диска под микроскопом.

Развернуть

Какое свойство железа и стали лежит в основе магнитной записи звука (рис. 3)?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1136

i

Космические обсерватории

С поверхности Земли человек издавна наблюдает космические объекты в видимой части спектра электромагнитного излучения (диапазон видимого света включает волны с длиной примерно от 380 нм до 760 нм).

При этом большой объём информации о небесных телах не доходит до поверхности Земли, т. к. большая часть инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские и гамма-лучи космического происхождения недоступны для наблюдений с поверхности нашей планеты. Для изучения космических объектов в этих лучах необходимо вывести телескопы за пределы атмосферы. Результаты, полученные в космических обсерваториях, перевернули представление человека о Вселенной. Общее количество космических обсерваторий превышает уже несколько десятков.

Так, с помощью наблюдений в инфракрасном (ИК) диапазоне были открыты тысячи галактик с мощным инфракрасным излучением, в том числе такие, которые излучают в ИК-диапазоне больше энергии, чем во всех остальных частях спектра. Активно изучаются инфракрасные источники в газопылевых облаках. Интерес к газопылевым облакам связан с тем, что, согласно современным представлениям, в них рождаются и вспыхивают звёзды.

Ультрафиолетовый спектр разделяют на ультрафиолет-А (УФ-A) с длиной волны 315–400 нм, ультрафиолет-В (УФ-B) – 280–315 нм и ультрафиолет-С (УФ-С) – 100–280 нм. Практически весь УФ-C и приблизительно 90% УФ-B поглощаются озоновым слоем при прохождении лучей через земную атмосферу. УФ-A не задерживается озоновым слоем.

С помощью ультрафиолетовых обсерваторий изучались самые разные объекты: от комет и планет до удалённых галактик. В УФ-диапазоне исследуются звёзды, в том числе, с необычным химическим составом.

Гамма-лучи доносят до нас информацию о мощных космических процессах, связанных с экстремальными физическими условиями, в том числе и ядерных реакциях внутри звёзд. Детекторы рентгеновского излучения относительно легки в изготовлении и имеют небольшую массу. Рентгеновские телескопы устанавливались на многих орбитальных станциях и межпланетных космических кораблях. Оказалось, что рентгеновское излучение во Вселенной явление такое же обычное, как и излучение оптического диапазона. Большое внимание уделяется изучению рентгеновского излучения нейтронных звёзд и чёрных дыр, активных ядер галактик, горячего газа в скоплении галактик.

Развернуть

Какую часть ультрафиолетового спектра можно использовать для наземных обсерваторий?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1154

i

Цветовое зрение

Любой объект излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот. При этом интенсивность излучения напрямую зависит от температуры объекта (рис. 1).

Рис. 1. Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела.(Абсолютно чёрное тело обладает свойством

поглощать всю падающую на его поверхность лучистую энергию любого спектрального состава.)

Максимум излучения Солнца, поверхность которого имеет температуру около 6000 К, приходится на диапазон длин волн, которые в процессе эволюции определили цветовое зрение человека.

Среди органов чувств глаз занимает особое место. На долю зрения приходится до 80% информации, воспринимаемой организмом извне. Человек с помощью зрения воспринимает размеры предметов, их форму, расположение в пространстве, движение, а, главное, цвет.

Приемниками светового излучения человека служат колбочки (фоторецепторы трёх типов) и палочки (фоторецепторы одного типа).

Колбочки, в зависимости от их спектральной чувствительности, подразделяются на три типа и обозначаются греческими буквами ρ, γ и β. Максимумы спектральной чувствительности этих типов колбочек находятся в трёх разных спектральных участках: красном, зелёном и синем (рис. 2).

Рис. 2

Спектры поглощения показывают вероятность поглощения фотона для данной длины волны. Спектры поглощения перекрываются, а это означает, что зрительная система в состоянии различить частоту волны, сравнивая количества поглощения энергии разных видов колбочек.

Палочки, расположенные по периферии сетчатки, играют основную роль в создании ахроматических зрительных образов. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету, воспринимают волны с малой амплитудой, но не умеют различать их длину, то есть результат восприятия волн разной длины у всех палочек одинаков.

Развернуть

Какой вид колбочек воспринимает видимый свет с длиной волны 400 нм?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1172

i

Космические обсерватории

С поверхности Земли человек издавна наблюдает космические объекты в видимой части спектра электромагнитного излучения (диапазон видимого света включает волны с длиной примерно от 380 нм до 760 нм).

При этом большой объём информации о небесных телах не доходит до поверхности Земли, т. к. большая часть инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские и гамма-лучи космического происхождения недоступны для наблюдений с поверхности нашей планеты. Для изучения космических объектов в этих лучах необходимо вывести телескопы за пределы атмосферы. Результаты, полученные в космических обсерваториях, перевернули представление человека о Вселенной. Общее количество космических обсерваторий превышает уже несколько десятков.

Так, с помощью наблюдений в инфракрасном (ИК) диапазоне были открыты тысячи галактик с мощным инфракрасным излучением, в том числе такие, которые излучают в ИК-диапазоне больше энергии, чем во всех остальных частях спектра. Активно изучаются инфракрасные источники в газопылевых облаках. Интерес к газопылевым облакам связан с тем, что, согласно современным представлениям, в них рождаются и вспыхивают звёзды.

Ультрафиолетовый спектр разделяют на ультрафиолет-А (УФ-A) с длиной волны 315–400 нм, ультрафиолет-В (УФ-B) – 280–315 нм и ультрафиолет-С (УФ-С) – 100–280 нм. Практически весь УФ-C и приблизительно 90% УФ-B поглощаются озоновым слоем при прохождении лучей через земную атмосферу. УФ-A не задерживается озоновым слоем.

С помощью ультрафиолетовых обсерваторий изучались самые разные объекты: от комет и планет до удалённых галактик. В УФ-диапазоне исследуются звёзды, в том числе, с необычным химическим составом.

Гамма-лучи доносят до нас информацию о мощных космических процессах, связанных с экстремальными физическими условиями, в том числе и ядерных реакциях внутри звёзд. Детекторы рентгеновского излучения относительно легки в изготовлении и имеют небольшую массу. Рентгеновские телескопы устанавливались на многих орбитальных станциях и межпланетных космических кораблях. Оказалось, что рентгеновское излучение во Вселенной явление такое же обычное, как и излучение оптического диапазона. Большое внимание уделяется изучению рентгеновского излучения нейтронных звёзд и чёрных дыр, активных ядер галактик, горячего газа в скоплении галактик.

Развернуть

С помощью какой части спектра электромагнитного излучения можно получить информацию о превращениях ядер элементов, происходящих внутри звёзд?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1190

i

Цветовое зрение

Любой объект излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот. При этом интенсивность излучения напрямую зависит от температуры объекта (рис. 1).

Рис. 1. Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела.(Абсолютно чёрное тело обладает свойством

поглощать всю падающую на его поверхность лучистую энергию любого спектрального состава.)

Максимум излучения Солнца, поверхность которого имеет температуру около 6000 К, приходится на диапазон длин волн, которые в процессе эволюции определили цветовое зрение человека.

Среди органов чувств глаз занимает особое место. На долю зрения приходится до 80% информации, воспринимаемой организмом извне. Человек с помощью зрения воспринимает размеры предметов, их форму, расположение в пространстве, движение, а, главное, цвет.

Приемниками светового излучения человека служат колбочки (фоторецепторы трёх типов) и палочки (фоторецепторы одного типа).

Колбочки, в зависимости от их спектральной чувствительности, подразделяются на три типа и обозначаются греческими буквами ρ, γ и β. Максимумы спектральной чувствительности этих типов колбочек находятся в трёх разных спектральных участках: красном, зелёном и синем (рис. 2).

Рис. 2

Спектры поглощения показывают вероятность поглощения фотона для данной длины волны. Спектры поглощения перекрываются, а это означает, что зрительная система в состоянии различить частоту волны, сравнивая количества поглощения энергии разных видов колбочек.

Палочки, расположенные по периферии сетчатки, играют основную роль в создании ахроматических зрительных образов. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету, воспринимают волны с малой амплитудой, но не умеют различать их длину, то есть результат восприятия волн разной длины у всех палочек одинаков.

Развернуть

На какой диапазон электромагнитного излучения (рентгеновское, ультрафиолетовое видимое или инфракрасное излучение) приходится максимум излучения тела, нагретого до температуры 4500 К?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1226

i

Цветовое зрение

Любой объект излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот. При этом интенсивность излучения напрямую зависит от температуры объекта (рис. 1).

Рис. 1. Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела.(Абсолютно чёрное тело обладает свойством

поглощать всю падающую на его поверхность лучистую энергию любого спектрального состава.)

Максимум излучения Солнца, поверхность которого имеет температуру около 6000 К, приходится на диапазон длин волн, которые в процессе эволюции определили цветовое зрение человека.

Среди органов чувств глаз занимает особое место. На долю зрения приходится до 80% информации, воспринимаемой организмом извне. Человек с помощью зрения воспринимает размеры предметов, их форму, расположение в пространстве, движение, а, главное, цвет.

Приёмниками светового излучения человека служат колбочки (фоторецепторы трёх типов) и палочки (фоторецепторы одного типа).

Колбочки, в зависимости от их спектральной чувствительности, подразделяются на три типа. Максимумы спектральной чувствительности этих типов колбочек находятся в трёх разных спектральных участках: красном, зелёном и синем.

При помощи колбочек зрительная система в состоянии различить длину волны, сравнивая количества поглощения энергии разных видов колбочек.

Палочки, расположенные по периферии сетчатки, играют основную роль в создании ахроматических зрительных образов. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету, воспринимают волны с малой амплитудой, но не умеют различать их длину, то есть результат восприятия волн разной длины у всех палочек одинаков.

Чувствительность человеческого глаза к разным длинам волн видимого света различна в дневное время и в сумерки. На рисунке 2 представлены кривые спектральной чувствительности глаза (зависимость коэффициента поглощения от длины волны) в сумеречное и дневное время.

Рис. 2

Если днём максимум чувствительности глаза падает на жёлто-зелёную часть спектра, то в сумерках она сменяется в область более коротких длин волн.

Развернуть

На какой диапазон электромагнитных волн (ультрафиолетовое, инфракрасное излучение, видимый свет, рентгеновское излучение) приходится максимум излучения тела, нагретого до температуры 3000 К?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1244

i

Теплообмен

Теплообмен тела человека с окружающей средой может осуществляться, путём всех трёх видов теплопередачи (теплопроводности, конвекции и излучения), а также за счёт испарения воды с поверхности тела.

Перенос тепла в случае теплопроводности прямо пропорционален разности температуры тела и температуры окружающей среды. Чем больше разность температур, тем интенсивнее происходит теплоотдача энергии живым организмом в окружающую среду. Кроме того, большое значение имеет коэффициент теплопроводности окружающей среды. Известно, что коэффициент теплопроводности для воды (при 20 °C) равен 2,1 кДж/(ч·м·°С), а для сухого воздуха – примерно 0,08 кДж/(ч·м·°С). Поэтому для человека теплопроводность через воздух составляет очень незначительную величину.

Идеальный теплообмен

Теплоотдача излучением для человека в состоянии покоя составляет 43–50% всей потери тепла. Излучение человеческого тела характеризуется длиной волны от 5 до 40 мкм с максимальной длиной волны в 9 мкм.

Испарение позволяет охлаждать тело даже в том случае, когда температура окружающей среды выше, чем температура тела. При низкой температуре воздуха конвенция и излучение с поверхности тела человека составляют около 90% общей суточной теплоотдачи, а испарение при дыхании – 9–10%. При температуре 18–20 °C теплоотдача за счёт конвенции и излучения уменьшается, а за счёт испарения увеличивается до 25–27%.

При температуре воздуха 34–35 °C испарение пота становится единственным путём, с помощью которого организм освобождается от избыточного тепла. На каждый литр испарившегося пота кожа теряет количество теплоты, равное 2400 кДж, она становится холоднее, охлаждается и протекающая через неё кровь.

Если при температуре окружающей среды 37–39 °C потеря воды с потом составляет около 300 г/ч, то при температуре 42 °C и более она повышается до 1–2 кг/ч. Испарение эффективно только тогда, когда воздух сухой и подвижный. Если воздух влажный и неподвижный, испарение происходит очень медленно. Вот почему особенно тяжело переносится жара во влажных субтропиках.

Самый простой и наиболее эффективный способ охлаждения организма путём испарения (при невысокой физической активности) – усиление дыхания. Ведь лёгкие работают ещё и в качестве холодильника. Выдыхаемый воздух всегда имеет стопроцентную влажность, а на испарение воды с громадной поверхности лёгких уходит большое количество избыточного тепла. Именно так охлаждают свой организм многие животные.

Развернуть

Какой из способов теплообмена вносит наибольший вклад в теплопотери телом человека при температуре воздуха около 35 °C?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1262

i

Бенджамин Франклин

Бенджамин Франклин, американский учёный, дипломат и политический деятель, внёс огромный вклад в изучение электрических явлений. Именно Франклин ввёл в науку новые термины, которые используются и в современной электротехнике. Речь идёт о «положительном» и «отрицательном» электричестве, или, как он пишет, «предпочтительнее – «плюсе» и «минусе». Среди многих замечательных исследований Франклина наибольшую славу принесли ему знаменитые опыты по изучению атмосферного электричества, позволившие экспериментально доказать тождественность явлений «обыкновенного» электричества и молнии.

Для этого Франклин решил воспользоваться результатами своих наблюдений о свойствах остроконечных предметов притягивать «электрическую субстанцию». Тогда и молния должна притягиваться к остриям. Он предположил, что для отвода удара молнии в землю можно использовать «заостренные железные пруты».

Франклин изготовил воздушного змея, но вместо бумаги натянул на деревянные планки шёлковый платок, поскольку шёлк не намокает от дождя так быстро, как бумага. Он писал: «К верхнему концу деревянной крестовины змея

нужно прикрепить кусок проволоки с острым концом, чтобы он выступал за край не меньше, чем на фут. Конец бечёвки следует подвязать шёлковой лентой, за которую берутся рукой, а в месте соединения бечёвки с лентой нужно привязать ключ. Во время грозы необходимо следить за тем, чтобы шёлковая лента не намокла, а бечёвка не касалась дверного косяка или оконной рамы. Как только грозовая туча окажется над змеем, заостренная проволока станет извлекать из неё электрический огонь, и змей вместе с бечёвкой наэлектризуется. А когда дождь смочит бечёвку, сделав её способной проводить электрический огонь, Вы увидите, как он обильно стекает с ключа при приближении вашего пальца. При этом от ключа можно зарядить банку..., воспламенить спирт и проводить прочие электрические опыты, которые обычно ставятся при помощи натертого стеклянного шара или трубки».

Франклин пытался проникнуть в сущность природы электричества. С современной точки зрения, важное значение имело его утверждение о том, что «электрическую субстанцию» нельзя создать или уничтожить, а можно только перераспределить.

Развернуть

Какую гипотезу предложил проверить Франклин в опыте с воздушным змеем?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1280

i

Теплообмен

Теплообмен тела человека с окружающей средой может осуществляться, путём всех трёх видов теплопередачи (теплопроводности, конвекции и излучения), а также за счёт испарения воды с поверхности тела.

Перенос тепла в случае теплопроводности прямо пропорционален разности температуры тела и температуры окружающей среды. Чем больше разность температур, тем интенсивнее происходит теплоотдача энергии живым организмом в окружающую среду. Кроме того, большое значение имеет коэффициент теплопроводности окружающей среды. Известно, что коэффициент теплопроводности для воды (при 20 °C) равен 2,1 кДж/(ч·м·°С), а для сухого воздуха – примерно 0,08 кДж/(ч·м·°С). Поэтому для человека теплопроводность через воздух составляет очень незначительную величину.

Идеальный теплообмен

Теплоотдача излучением для человека в состоянии покоя составляет 43–50% всей потери тепла. Излучение человеческого тела характеризуется длиной волны от 5 до 40 мкм с максимальной длиной волны в 9 мкм.

Испарение позволяет охлаждать тело даже в том случае, когда температура окружающей среды выше, чем температура тела. При низкой температуре воздуха конвенция и излучение с поверхности тела человека составляют около 90% общей суточной теплоотдачи, а испарение при дыхании – 9–10%. При температуре 18–20 °C теплоотдача за счёт конвенции и излучения уменьшается, а за счёт испарения увеличивается до 25–27%.

При температуре воздуха 34–35 °C испарение пота становится единственным путём, с помощью которого организм освобождается от избыточного тепла. На каждый литр испарившегося пота кожа теряет количество теплоты, равное 2400 кДж, она становится холоднее, охлаждается и протекающая через неё кровь.

Если при температуре окружающей среды 37–39 °C потеря воды с потом составляет около 300 г/ч, то при температуре 42 °C и более она повышается до 1–2 кг/ч. Испарение эффективно только тогда, когда воздух сухой и подвижный. Если воздух влажный и неподвижный, испарение происходит очень медленно. Вот почему особенно тяжело переносится жара во влажных субтропиках.

Самый простой и наиболее эффективный способ охлаждения организма путём испарения (при невысокой физической активности) – усиление дыхания. Ведь лёгкие работают ещё и в качестве холодильника. Выдыхаемый воздух всегда имеет стопроцентную влажность, а на испарение воды с громадной поверхности лёгких уходит большое количество избыточного тепла. Именно так охлаждают свой организм многие животные.

Развернуть

Вставьте в предложение пропущенные слова, используя информацию из текста.

Лёгкие работают в качестве холодильника, так как выдыхаемый воздух имеет ________________________________________________________________________, а на _________________________________________________________________ затрачивается большое количество теплоты.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1298

i

Бенджамин Франклин

Бенджамин Франклин, американский учёный, дипломат и политический деятель, внёс огромный вклад в изучение электрических явлений. Именно Франклин ввёл в науку новые термины, которые используются и в современной электротехнике. Речь идёт о «положительном» и «отрицательном» электричестве, или, как он пишет, «предпочтительнее – «плюсе» и «минусе». Среди многих замечательных исследований Франклина наибольшую славу принесли ему знаменитые опыты по изучению атмосферного электричества, позволившие экспериментально доказать тождественность явлений «обыкновенного» электричества и молнии.

Для этого Франклин решил воспользоваться результатами своих наблюдений о свойствах остроконечных предметов притягивать «электрическую субстанцию». Тогда и молния должна притягиваться к остриям. Он предположил, что для отвода удара молнии в землю можно использовать «заостренные железные пруты».

Франклин изготовил воздушного змея, но вместо бумаги натянул на деревянные планки шёлковый платок, поскольку шёлк не намокает от дождя так быстро, как бумага. Он писал: «К верхнему концу деревянной крестовины змея

нужно прикрепить кусок проволоки с острым концом, чтобы он выступал за край не меньше, чем на фут. Конец бечёвки следует подвязать шёлковой лентой, за которую берутся рукой, а в месте соединения бечёвки с лентой нужно привязать ключ. Во время грозы необходимо следить за тем, чтобы шёлковая лента не намокла, а бечёвка не касалась дверного косяка или оконной рамы. Как только грозовая туча окажется над змеем, заостренная проволока станет извлекать из неё электрический огонь, и змей вместе с бечёвкой наэлектризуется. А когда дождь смочит бечёвку, сделав её способной проводить электрический огонь, Вы увидите, как он обильно стекает с ключа при приближении вашего пальца. При этом от ключа можно зарядить банку..., воспламенить спирт и проводить прочие электрические опыты, которые обычно ставятся при помощи натертого стеклянного шара или трубки».

Франклин пытался проникнуть в сущность природы электричества. С современной точки зрения, важное значение имело его утверждение о том, что «электрическую субстанцию» нельзя создать или уничтожить, а можно только перераспределить.

Развернуть

Какой вывод можно сделать по результатам опыта Франклина с воздушным змеем?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1316

i

Свойства льда

Между давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость (см. таблицу).

Давление, атм	Температура плавления льда, °C	Изменение объёма при кристализации, см³/моль	Давление, атм	Температура плавления льда, °C	Изменение объёма при кристализации, см³/моль
1	0,0	−1,62	5280	−10,0	1,73
610	−5,0	−1,83	5810	−5,0	1,69
1970	−20,0	−2,37	7640	10,0	1,52
2115	−22,0	0,84	20000	73,8	0,68

С повышением давления до 2200 атмосфер температура плавления падает: с увеличением давления на каждую атмосферу она понижается примерно на 0,0075 °C. При дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти: при давлении 20 670 атмосфер вода замерзает при 76 °C. В этом случае будет наблюдаться горячий лёд.

При нормальном атмосферном давлении объём воды при замерзании внезапно возрастает примерно на 11%. В замкнутом пространстве такой процесс приводит к возникновению громадного избыточного давления до 2500 атм. Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.

а)

б)

в)

г)

В XIX веке было обнаружено явление режеляции льда, которое можно продемонстрировать на опыте. Поставим на два столбика прямоугольный ледяной брусок. Перекинем через него тонкую стальную проволоку (диаметром 0,1 мм) и подвесим на ней груз массой 3 кг (см. рис. а). Все это оставим на лёгком морозе. Важно, чтобы температура на улице была лишь немногим ниже нуля. Примерно через сутки мы обнаружим, что проволока и гиря лежат на земле, а на столбиках стоит наш ледяной брусок, целый и невредимый. Если бы мы в течение опыта выходили на улицу, то увидели бы, как постепенно проволока опускается, как бы разрезая ледяной брусок (см. рис. б, в, г), никакого разреза не остаётся – выше проволоки брусок оказывается монолитным.

Долгое время думали, что лёд под лезвиями коньков тает потому, что испытывает сильное давление, температура плавления льда понижается и лёд плавится. Однако расчёты показывают, что под коньками температура плавления льда уменьшается примерно на 0,1 °C, что явно недостаточно для катания, например, при –10 °C.

Развернуть

При каком внешнем давлении наблюдается минимальная температура плавления льда?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1317

i

Свойства льда

Между давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость (см. таблицу).

Давление, атм	Температура плавления льда, °C	Изменение объёма при кристализации, см³/моль	Давление, атм	Температура плавления льда, °C	Изменение объёма при кристализации, см³/моль
1	0,0	−1,62	5280	−10,0	1,73
610	−5,0	−1,83	5810	−5,0	1,69
1970	−20,0	−2,37	7640	10,0	1,52
2115	−22,0	0,84	20000	73,8	0,68

С повышением давления до 2200 атмосфер температура плавления падает: с увеличением давления на каждую атмосферу она понижается примерно на 0,0075 °C. При дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти: при давлении 20 670 атмосфер вода замерзает при 76 °C. В этом случае будет наблюдаться горячий лёд.

При нормальном атмосферном давлении объём воды при замерзании внезапно возрастает примерно на 11%. В замкнутом пространстве такой процесс приводит к возникновению громадного избыточного давления до 2500 атм. Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.

а)

б)

в)

г)

В XIX веке было обнаружено явление режеляции льда, которое можно продемонстрировать на опыте. Поставим на два столбика прямоугольный ледяной брусок. Перекинем через него тонкую стальную проволоку (диаметром 0,1 мм) и подвесим на ней груз массой 3 кг (см. рис. а). Все это оставим на лёгком морозе. Важно, чтобы температура на улице была лишь немногим ниже нуля. Примерно через сутки мы обнаружим, что проволока и гиря лежат на земле, а на столбиках стоит наш ледяной брусок, целый и невредимый. Если бы мы в течение опыта выходили на улицу, то увидели бы, как постепенно проволока опускается, как бы разрезая ледяной брусок (см. рис. б, в, г), никакого разреза не остаётся – выше проволоки брусок оказывается монолитным.

Долгое время думали, что лёд под лезвиями коньков тает потому, что испытывает сильное давление, температура плавления льда понижается и лёд плавится. Однако расчёты показывают, что под коньками температура плавления льда уменьшается примерно на 0,1 °C, что явно недостаточно для катания, например, при –10 °C.

Развернуть

Почему в описанном опыте груз подвешивают к тонкой проволоке, а не к широкой металлической ленте?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1334

i

Свойства льда

Между давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость (см. таблицу).

Давление, атм	Температура плавления льда, °C	Изменение объёма при кристализации, см³/моль	Давление, атм	Температура плавления льда, °C	Изменение объёма при кристализации, см³/моль
1	0,0	−1,62	5280	−10,0	1,73
610	−5,0	−1,83	5810	−5,0	1,69
1970	−20,0	−2,37	7640	10,0	1,52
2115	−22,0	0,84	20000	73,8	0,68

С повышением давления до 2200 атмосфер температура плавления падает: с увеличением давления на каждую атмосферу она понижается примерно на 0,0075 °C. При дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти: при давлении 20 670 атмосфер вода замерзает при 76 °C. В этом случае будет наблюдаться горячий лёд.

При нормальном атмосферном давлении объём воды при замерзании внезапно возрастает примерно на 11%. В замкнутом пространстве такой процесс приводит к возникновению громадного избыточного давления до 2500 атм. Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.

а)

б)

в)

г)

В XIX веке было обнаружено явление режеляции льда, которое можно продемонстрировать на опыте. Поставим на два столбика прямоугольный ледяной брусок. Перекинем через него тонкую стальную проволоку (диаметром 0,1 мм) и подвесим на ней груз массой 3 кг (см. рис. а). Все это оставим на лёгком морозе. Важно, чтобы температура на улице была лишь немногим ниже нуля. Примерно через сутки мы обнаружим, что проволока и гиря лежат на земле, а на столбиках стоит наш ледяной брусок, целый и невредимый. Если бы мы в течение опыта выходили на улицу, то увидели бы, как постепенно проволока опускается, как бы разрезая ледяной брусок (см. рис. б, в, г), никакого разреза не остаётся – выше проволоки брусок оказывается монолитным.

Долгое время думали, что лёд под лезвиями коньков тает потому, что испытывает сильное давление, температура плавления льда понижается и лёд плавится. Однако расчёты показывают, что под коньками температура плавления льда уменьшается примерно на 0,1 °C, что явно недостаточно для катания, например, при –10 °C.

Развернуть

Вода кристаллизуется при внешнем давлении 5500 атмосфер. Как при этом изменяется объём вещества?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1335

i

Свойства льда

Между давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость (см. таблицу).

Давление, атм	Температура плавления льда, °C	Изменение объёма при кристализации, см³/моль	Давление, атм	Температура плавления льда, °C	Изменение объёма при кристализации, см³/моль
1	0,0	−1,62	5280	−10,0	1,73
610	−5,0	−1,83	5810	−5,0	1,69
1970	−20,0	−2,37	7640	10,0	1,52
2115	−22,0	0,84	20000	73,8	0,68

С повышением давления до 2200 атмосфер температура плавления падает: с увеличением давления на каждую атмосферу она понижается примерно на 0,0075 °C. При дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти: при давлении 20 670 атмосфер вода замерзает при 76 °C. В этом случае будет наблюдаться горячий лёд.

При нормальном атмосферном давлении объём воды при замерзании внезапно возрастает примерно на 11%. В замкнутом пространстве такой процесс приводит к возникновению громадного избыточного давления до 2500 атм. Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.

а)

б)

в)

г)

В XIX веке было обнаружено явление режеляции льда, которое можно продемонстрировать на опыте. Поставим на два столбика прямоугольный ледяной брусок. Перекинем через него тонкую стальную проволоку (диаметром 0,1 мм) и подвесим на ней груз массой 3 кг (см. рис. а). Все это оставим на лёгком морозе. Важно, чтобы температура на улице была лишь немногим ниже нуля. Примерно через сутки мы обнаружим, что проволока и гиря лежат на земле, а на столбиках стоит наш ледяной брусок, целый и невредимый. Если бы мы в течение опыта выходили на улицу, то увидели бы, как постепенно проволока опускается, как бы разрезая ледяной брусок (см. рис. б, в, г), никакого разреза не остаётся – выше проволоки брусок оказывается монолитным.

Долгое время думали, что лёд под лезвиями коньков тает потому, что испытывает сильное давление, температура плавления льда понижается и лёд плавится. Однако расчёты показывают, что под коньками температура плавления льда уменьшается примерно на 0,1 °C, что явно недостаточно для катания, например, при –10 °C.

Развернуть

Что нужно изменить в опыте по «разрезанию» льда, чтобы провести его при более низкой температуре?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1370

i

Инфразрение

У холоднокровных животных возможно существование инфраглаза. Тепловые «глаза» змеи, получившие название «лицевые ямки», представляют собой специализированные органы, чувствительные к инфракрасному излучению внешних объектов. Лицевые ямки, как правило, расположены впереди и чуть ниже обоих глаз змеи, а их число зависит от вида змеи и может достигать 26 (у питона).

Наиболее изучены лицевые ямки гремучей змеи. Чувствительность лицевой ямки такова, что она может обнаружить человеческую руку или живую мышь на расстоянии 0,5 м. Змея производит бросок тогда, когда температура чувствительной мембраны лицевой ямки повышается всего лишь на 0,003 °C.

Рис.  Разрез «лицевой ямки» змеи: 1  — термочувствительная мембрана; 2  — воздушная полость (3  — инфракрасное излучение)

Глаз-термометр, в отличие от глаза, реагирующего на видимый свет, не содержит линзы, и своей конструкцией напоминает камеру-обскуру (см. рис.). Диаметр термочувствительной мембраны, как правило, более чем в 2 раза превышает диаметр внешнего отверстия лицевой ямки. Это обеспечивает частичную фокусировку изображения на поверхности мембраны. Однако, каждая такая ямка обладает лишь примитивной фокусирующей способностью: она даёт возможность различать два отдельных инфракрасных источника только тогда, когда угол между направлениями на них составляет 30–60°. В то же время использование змеей одновременно нескольких таких ямок, имеющих различные перекрывающие друг друга зоны обзора, позволяет значительно лучше локализовать направление на цель после обработки мозгом информации от всех терморецепторов.

Развернуть

Что змея ночью обнаружит на более удалённом расстоянии: спящую кошку или чайник с кипятком?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1388

i

Почему лёд прозрачный, а снег белый

Человеческий глаз способен остро реагировать на электромагнитные волны видимой части спектра. На рисунке показаны результаты измерений коэффициента поглощения льдом электромагнитных излучений различных диапазонов.

В видимой области спектра коэффициент поглощения льда практически равен нулю, поэтому лёд прозрачен. Однако в инфракрасной и ультрафиолетовой областях коэффициент поглощения принимает очень большие значения.

Если бы лёд не был прозрачным, то и снег не выглядел бы белым. Рассматривая снег под микроскопом, можно убедиться, что он состоит из частиц прозрачного льда. Тем не менее комки снега имеют белый цвет.

Белизна снега объясняется тем, что свет, в котором представлены все длины волн, испытав многократное отражение и преломление на поверхностях снежинок, несмотря на сложный путь, почти не поглощается и вновь выходит на поверхность. Если бы частицы, из которых состоит снег, хоть немного поглощали свет, снег не выглядел бы белым.

Вспомним, что эталоном абсолютно чёрного тела служит платиновая чернь, которая представляет собой порошок платины. Дело в том, что платиновая чернь обладает чрезвычайно высоким коэффициентом поглощения света на всех длинах волн. В результате из-за сильного поглощения падающий свет больше не возвращается на поверхность.

Развернуть

Почему платиновая чернь служит эталоном абсолютно чёрного тела?

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Тип Д16 C3 № 1536

i

Теплообмен

Теплообмен тела человека с окружающей средой может осуществляться, путём всех трёх видов теплопередачи (теплопроводности, конвекции и излучения), а также за счёт испарения воды с поверхности тела.

Перенос тепла в случае теплопроводности прямо пропорционален разности температуры тела и температуры окружающей среды. Чем больше разность температур, тем интенсивнее происходит теплоотдача энергии живым организмом в окружающую среду. Кроме того, большое значение имеет коэффициент теплопроводности окружающей среды, который показывает, какое количество теплоты переносится через поверхности площадью 1 м², отстоящими друг от друга на расстоянии 1 м за единицу времени (час), при разности температур между ними 1 ºС. Известно, что коэффициент теплопроводности для воды (при 20 °C) равен 2,1 кДж/(ч·м·°С), а для сухого воздуха  — примерно 0,08 кДж/(ч·м·°С). Поэтому для человека теплопроводность через воздух составляет очень незначительную величину.

Теплоотдача излучением для человека в состоянии покоя составляет 43–50% всей потери тепла. Излучение человеческого тела характеризуется длиной волны от 5 до 40 мкм с максимальной длиной волны в 9 мкм.

Испарение позволяет охлаждать тело даже в том случае, когда температура окружающей среды выше, чем температура тела. При низкой температуре воздуха конвенция и излучение с поверхности тела человека составляют около 90% общей суточной теплоотдачи, а испарение при дыхании – 9–10%. При температуре 18–20 °C теплоотдача за счёт конвенции и излучения уменьшается, а за счёт испарения увеличивается до 25–27%.

При температуре воздуха 34–35 °C испарение пота становится единственным путём, с помощью которого организм освобождается от избыточного тепла. На каждый литр испарившегося пота кожа теряет количество теплоты, равное 2400 кДж, она становится холоднее, охлаждается и протекающая через неё кровь.

Если при температуре окружающей среды 37–39 °C потеря воды с потом составляет около 300 г/ч, то при температуре 42 °C и более она повышается до 1–2 кг/ч. Испарение эффективно только тогда, когда воздух сухой и подвижный. Если воздух влажный и неподвижный, испарение происходит очень медленно. Вот почему особенно тяжело переносится жара во влажных субтропиках.

Самый простой и наиболее эффективный способ охлаждения организма путём испарения (при невысокой физической активности) – усиление дыхания. Ведь лёгкие работают ещё и в качестве холодильника. Выдыхаемый воздух всегда имеет стопроцентную влажность, а на испарение воды с громадной поверхности лёгких уходит большое количество избыточного тепла. Именно так охлаждают свой организм многие животные.

Развернуть

Вставьте в предложение пропущенные слова, используя информацию из текста.

Лёгкие работают в качестве холодильника, так как выдыхаемый воздух имеет _____________________________, а на ________________ затрачивается большое количество теплоты.

текст

html

голос

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей