10 клас

Практика з фізики

Шановні учні, для того, щоб пройти практику, вам потрібно розв’язати три задачі, пов’язанні з життям. Мабуть ви чули про всесвітню програму, яка перевіряє компетенції учнів та називається PISA. Кілька років тому учні України теж прийняли участь у цій програмі, але не дуже вдало. Я пропоную вам задачі, схожі на задачі з PISA. Ви можете розв’язувати задачі самостійно, можете об’єднуватися у групи, можете консультуватися із знайомими, але розв’язок задач (фото) присилає кожен з вас на адресу  omichkanatali@gmail.com. У першій задачі ви заповняєте таблицю та відповідаєте на питання, у другій та третій задачах – відповідаєте на питання. Google вам у допомогу!!!    

Задача № 1

            У таблиці приведені дані про найвищі гірські вершини різних частин світу.

Частина світу (країна)	Європа	Азія	Африка	Америка	Україна
Назва	Ельбрус	Еверест	Кіліманджаро	Аконкагуа	Говерла
Висота над рівнем моря, м	5642	8848	5895	6959	2061
Температура на вершині, 0С	…	…	…	…	…
Тиск на вершині, мм. рт. ст.	…	…	…	…	…

         Відомо, що атмосферний тиск, густина повітря та температура зменшуються з висотою. Температура зменшується на 6 ⁰С при збільшені висоти на 1000 м. При невеликий  зміні висоти тиск на кожні 100 м зменшується на 10 мм. рт. ст. Якщо ж зміна висоти значна, залежність атмосферного тиску від висоти досить складна, але її можна виразити за допомогою графіка, який приведено на рисунку 1.

            Зменшення атмосферного тиску та густини повітря впливає на здоров’я людини та приводить до кисневого голодування, що дуже  небезпечно. Як людина переносить різну висоту?

1,5 – 2 км. Це безпечна або індиферентна зона, в якій не спостерігається жодних суттєвих змін фізіологічних функцій організму.

2 – 4 км. Зона повної компенсації: спостерігаються деякі порушення в діяльності серцево-судинної системи, органів відчуттів та ін., які завдяки мобілізації резервних сил організму швидко зникають.

4 – 5 км. Зона неповної компенсації: спостерігається погіршення загального самопочуття.

6 – 8 км. Критична зона: спостерігаються серйозні функціональні розлади життєдіяльності організму.

Більше 8 км. Смертельна зона: людина може знаходитися на цій висоті без дихального апарату лише деякий час – 3 хвилини. На висоті 16 км – 9 секунд, після чого настає смерть.

•        Визначити температуру на вершинах гір, якщо у підніжжя кожної температура 30 ⁰С та заповнити таблицю.
•       Встановити, на вершинах яких гір круглий рік лежить сніг, та чому?
•          За допомогою рис. 1 визначити тиск на вершинах гір та заповнити таблицю.
•          Вершини яких гір неможливо подолати без кисневих балонів?

Рис. 1. Залежність атмосферного тиску від висоти.

Задача № 2

            До складу атмосфери крім відомих газів обов’язково входить водяна пара. Від вмісту водяної пари залежить клімат, погода, різні природні явища та існування людства. Вміст водяної пари у атмосфері характеризується відносною вологістю повітря. Відносна вологість повітря – це:

•          Відношення тиску наявної у повітрі водяної пари до тиску насиченої пари за даної температури;
•          Відношення густини наявної у повітрі водяної пари до густини насиченої пари за даної температури.

Насичена пара – це пара, що має найбільшу густину та найбільший тиск за даної температури. Залежність густини та тиску насиченої пари від температури приведена у таблиці.

Температура, 0С	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Густина насиченої пари, г/м3	10	10,7	11,4	12,1	12,8	13,6	14,5	15,4	16,3	17,3
Тиск насиченої пари, кПа	1,33	1,4	1,49	1,6	1,71	1,81	1,93	2,07	2,2	2,33

         З таблиці видно, що чим нижча температура, тим ближче пара до насичення. Наприклад, якщо при температурі 20 ⁰С густина наявної у повітрі пари буде становити 12, 8 г/м³, то пара буде ненасиченою, бо її густина 12,8 г/м³ менша за густину насиченої пари при цій температурі 17,3 г/м³. Якщо ж температура повітря стане падати, то вже при температурі 15 ⁰С пара стане насиченою, тому що її густина 12,8 г/м³ дорівнює густині насиченої пари при цій температурі 12,8 г/м³, а при нижчих температурах – перенасиченою.

Відносна вологість повітря показує, наскільки пара близька до насичення, та вимірюється у відсотках. Якщо водяна пара, що міститься у повітрі, далека від насичення, то у природі буде переважати процес випаровування води. Якщо пара стає перенасиченою, тобто її густина більша за максимально можливу густину пари за даної температури, то буде відбуватись процес конденсації: перетворення надлишкової пари у воду. Утворення туману (він складається з великої кількості мікрокраплинок води, що утворилися з водяної пари внаслідок конденсації), роси, хмар – це приклади конденсації пари.

Відносна вологість повітря знаходиться за формулами:        

φ = (Р/Р_н,) ∙100 %, 

де φ – відносна вологість, Р – тиск наявної у повітрі пари, Р_н – тиск насиченої пари за даної температури;      

           φ = (ρ_а/ρ_н)∙100 %,

де ρ_а – густина наявної у повітрі пари, ρ_н – густина насиченої пари за даної температури.

            На основі приведеного тексту дайте відповіді на запитання.

1. Чому небезпечно опинитися у пустелі без запасів води?

2. Чому рано уранці влітку над водоймами утворюється туман?

3. Тиск наявної у повітрі пари за температури 19 ⁰С становив 1,1 кПа. Якою була відносна вологість повітря?

4. Густина наявної у повітрі пари за температури 18 ⁰С становила 7,7 г/м³. Якою була відносна вологість повітря?

5. При температурі 19 ⁰С відносна вологість становила 50 %. Яку густину мала наявна у повітрі водяна пара?

6. Увечері при температурі 18 ⁰С відносна вологість становила 50 %. Якою стане вологість, якщо вночі перед сходом Сонця температура знизиться до 10 ⁰С?

7. Увечері при температурі 20 ⁰С відносна вологість становила 60 %. Чи випаде роса, якщо вночі перед сходом Сонця температура повітря знизиться до 10 ⁰С?

8. Увечері при температурі 19 ⁰С відносна вологість становила 60 %. Вночі перед сходом Сонця температура знизилась  до 9 ⁰С. Скільки води у вигляді роси виділиться з кожного метра кубічного повітря, якщо густина насиченої пари при температурі 9 ⁰С становить 8,8 г/м³?

Задача № 3

            У будинку одна кімната освітлюється лампою розжарення потужністю 75 Вт, а інша – більш сучасною світлодіодною лампою потужністю 9 Вт. Лампа розжарення коштує 9 грн, а лед-лампа – 89 грн. Електроенергія, яку споживають лампи, визначається за формулою А = Р·t, де Р – потужність, виражена у кВт, а t – час, виражений у годинах. Протягом місяця (30 діб) кожна з ламп працює по 5 год  у день. Відомо, що лед- лампа на випромінювання витрачає 90 % своєї потужності, а лампа розжарення – лише 10 %.

•          Порівняйте потужність випромінювання лампи розжарення та лед-лампи.
•          Визначте та порівняйте споживану за місяць електроенергію лампою розжарення та лед-лампою.
•          Визначте та порівняйте вартість електроенергії, споживаної лампами, якщо тариф – 0,9 грн за 1 кВт·год.
•          Визначте, за скільки місяців окупиться лед-лампа.