§6. Удельная теплота сгорания топлива. Кпд нагревателя.
Пример решения задачи: Какое количество керосина необходимо сжечь, чтобы 50 л воды нагреть от 20 до кипения? КПД нагревателя 35%.
Дано: V = 50 л = 0,05 м3, c1 = 4200, = 20, = 100, q = 46 Мдж/кг, = 1000 кг/м3, = 0,35.
Найти: m2
Анализ:
(1)
— количество теплоты, которое необходимо, чтобы нагреть воду от температуры до кипения.
— количество теплоты, которое выделяется при сгорании керосина.
Массу воды m1 находим по формуле .
Подставляем в формулу (1)
Отсюда находим массу керосина
Вычисления:
кг.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 126. Вычислите, сколько энергии выделится при полном сгорании древесного угля массой 15 кг; керосина массой 200 г.
Задача 127. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 5 кг; каменного угля массой 10 кг?
Задача 128. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 25 г; торфа массой 0,5 т; каменного угля массой 1,5 т?
Задача 129. Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих березовых дров объемом 5 м3?
Задача 130. Сколько теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом 0,25 м3; спирта объемом 0,00005 м3; бензина объемом 25 л; нефти объемом 250 л?
Задача 131. На сколько больше теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 2 кг, чем сухих березовых дров той же массы?Задача 132. Во сколько раз больше выделится теплоты при полном сгорании водорода массой 1 кг, чем при полном сгорании сухих березовых дров той же массы?
Задача 133. Смешали бензин массой 2 кг и спирт массой 3 кг. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании полученного топлива?
Задача 134. Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива?
Задача 135. В печи сгорели сухие сосновые дрова объемом 0,01 м3 и торф массой 5 кг. Сколько теплоты выделилось в печи?
Задача 136. К зиме заготовили сухие сосновые дрова объемом 2 м3 и каменный уголь массой 1,5 т. Сколько теплоты выделится в печи при полном сгорании в ней заготовленного топлива?
Задача 137. При полном сгорании тротила массой 10 кг выделяется Дж энергии. Чему равна удельная теплота сгорания тротила?
Задача 138. При сгорании пороха массой 3 кг выделилось 11400 кДж энергии. Вычислите удельную теплоту сгорания пороха.
Задача 139. Сколько надо сжечь каменного угля, чтобы выделилось Дж энергии? Дж энергии?
Задача 140. В топке котла парового двигателя сожгли торф массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф (удельную теплоту сгорания торфа принять равной Дж/кг)?
Задача 141. Сколько каменного угля нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько ее выделяется при сгорания бензина объемом 6 м3?
Задача 142. Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 до 50, если вся теплота, выделенная спиртом, пойдет на нагревание воды?
Задача 143. Сколько воды, взятой при температуре 14, можно нагреть до 50, сжигая спирт массой 30 г и считая, что вся выделяемая при горении спирта энергия идет на нагревание воды?
Задача 144. На сколько изменится температура воды объемом 100 л, если считать, что вся теплота, выделяемая при сгорании древесного угля массой 0,5, пойдет на нагревание воды?
Задача 145. На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать всю энергию, выделившуюся при сгорании керосина массой 10 г?
Задача 146. В чем заключается процесс сгорания топлива? В чем разница между сгоранием (нефти, угля) и взрывом (пороха, гремучего газа)?
Задача 147. Определить КПД примуса, зная, что при сжигании 300 г керосина можно вскипятить 15 л воды, взятой при 10.
Задача 148. На спиртовке нагрели 224 г воды от 15 до 75 и сожгли при этом 5 г спирта. Определить КПД спиртовки. Проведите подобный опыт.
Задача 149. Каков КПД кузнечного горна, если для нагревания 2 кг стали на 1000 расходуется 0,6 кг кокса?
Задача 150. На нагревание 2 л воды от 5 до 100 затрачено 0,1 м3 природного газа. Определить КПД горелки.
Задача 151. Чтобы нагреть 1,8 кг воды от 18 до кипения на горелке с КПД 25% потребовалось 92 г горючего. Какова удельная теплота сгорания горючего?
Задача 152. Определить КПД нагревателя, в котором израсходовано 80 г керосина для нагревания 3 л воды на 90.
Задача 153. Какое количество воды можно нагреть от 15 до кипения на горелке с КПД 40%, если сжечь 100 л природного газа?
Задача 154. Сколько времени потребуется, чтобы нагреть 1,55 л воды от 20 до 100, если горелка потребляет 0,3 кг спирта в час, а КПД ее 24%?
Задача 155. На спиртовке нагревали воду массой 100 г от 16 до 71. При этом был сожжен спирт массой 10 г. Найти КПД установки.
Задача 156. Для нагревания воды объемом 2 л, находящейся в алюминиевой кастрюле массой 400 г, от 15 до 75 был израсходован газ массой 30 г. Определить КПД газовой плиты, считая теплоту, израсходованную на нагревание сосуда, полезной. Как изменится результат, если полезной считать только теплоту, израсходованную на нагревание воды?
Задача 157. Каково отношение масс спирта и бензина, если удельная теплота сгорания этих горючих веществ оказалась равной Дж/кг? Удельная теплота сгорания спирта Дж/кг и бензина Дж/кг.
Тренировочные задачи по физике для 8 класса
Тренировочные задачи по физике для 8 класса.
г. Таганрог, МОБУ СОШ № 24
Предлагаю вашему вниманию подборку задач для подготовки к ОГЭ по физике. Задачи можно использовать для подготовки к контрольным и зачетным работам, для индивидуальной работы с учениками. Варианты контрольной и зачетной работ (на выбор) представлены после подборки задач.
Теплопередача и работа
Задачи
Часть А
1. Какое количество теплоты потребуется для нагревания стального бруска массой 0,5 кг от 10⁰ до 40 °С?
2. Какое количество теплоты получила вода массой 200 г при нагревании от 10⁰С до 30 °С?
3. Какое количество теплоты необходимо для нагревания железного утюга массой 2 кг от 20⁰С до 320 °С?
4. Какое количество теплоты потребуется для нагревания на 10⁰С олова массой 500 г?
5. Какое количество теплоты потребуется для увеличения температуры латуни массой 0,2 т на 1 °С?
6. Кирпичная печь массой 1 т остывает от 20⁰С до 10 °С. Какое количество теплоты при этом выделяется?
7. Чугунная болванка массой 32 кг остывает от 1115⁰С до 15 °С. Какое количество теплоты при этом выделяется?
8. Какое количество теплоты выделится при охлаждении 100 г олова, взятого при температуре 82°С, на 50°С ?
9. Какое количество теплоты выделила вода массой 100 г при остывании от 45⁰С до 25 °С?
10. После обработки алюминиевой детали на станке температура ее понизилась от 420⁰С до 20 °С. На сколько при этом уменьшилась внутренняя энергия детали, если ее масса 0,5 кг?
11. Какое количество теплоты отдаст кирпичная печь массой 0,35 т, остывая с изменением температуры на 50 °С?
12. На сколько уменьшится внутренняя энергия латунной гири массой 200 г, если ее охладить на 10 °С?
13. Для нагревания вещества массой 10 кг на 10 °С потребовалось 420 кДж энергии. Какое вещество нагрели?
14. Нагретый камень массой 5 кг, охлаждаясь в воде на 1 °С, передает ей количество теплоты 2,1 кДж. Чему равна удельная теплоемкость камня?
15. Для нагревания 100 г металла от 20⁰С до 40 °С потребовалось 260 Дж энергии. Что это за металл? (Определить удельную теплоемкость.)
16. При охлаждении жидкости массой 210 кг от 25⁰С до 15 °С выделилось 4,41 МДж теплоты. Что это за жидкость?
17. Стальное сверло при работе получило 5 кДж энергии и нагрелось от 15 до 115 °С. Какова масса этого сверла?
18. Мальчик вычислил, что при нагревании воды от 15°С до кипения внутренняя энергия ее увеличится на 178,5 кДж. Какова масса нагреваемой воды?
19. Стальной молоток был нагрет для закалки до температуры 720 °С, затем быстро охлажден до температуры 10°С. При этом он отдал окружающей среде 298,2 кДж энергии. Найти массу молотка.
20. Кирпичная печь, остыв на 50°С, отдала комнате 15400 кДж энергии. Какова масса этой печи?
21. Какую массу воды можно нагреть от 15⁰С до 45 °С, затратив для этого 1260 кДж энергии?
22. Какое количество воды можно нагреть от 10⁰С до 60 °С, затратив для этого 210 кДж энергии?
23. На сколько нужно повысить температуру куска свинца массой 100 г, чтобы внутренняя энергия его увеличилась на 280 Дж?
24. При охлаждении куска олова массой 20 г. внутренняя энергия его уменьшилась на 1 кДж. На сколько изменилась температура олова?
25. На сколько градусов нагреется цинковая деталь массой 40 г, если ей сообщить 760 Дж энергии?
26. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 2,5 кг природного газа?
27. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании бензина массой 5 кг?
28. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1,5 т каменного угля?
29. Сколько энергии выделится при полном сгорании древесного угля массой 15 кг?
30. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 25 г?
31. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 50 кг сухих березовых дров?
32. Двигатель мопеда на пути 10 км расходует бензин массой 100 г. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании бензина?
33. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1,3 кг антрацита?
34. Сколько надо сжечь каменного угля, чтобы при этом выделилось 270 МДж теплоты?
35. Сколько надо сжечь дизельного топлива, чтобы при этом в36. Какую массу торфа надо сжечь для обогревания комнаты, если при сгорании топлива в печи должно выделяться не менее 224 МДж энергии?
37. Какую массу бензина надо сжечь, чтобы получить 230 МДж энергии?
38. Сколько керосина сожгли, если при этом выделилось 55,2 МДж энергии?
39. Чему равна масса сосновых дров, если при полном их сгорании получено 127,4 МДж теплоты?
40. Сколько древесного угля использовали для получения тепла, если получено было 1,27 МДж теплоты?
41. На сколько уменьшилось количество спирта в спиртовке, если при его горении выделилось количество теплоты 243 кДж?
42. При полном сгорании кокса массой 10 кг выделяется 29 МДж энергии. Чему равна удельная теплота сгорания кокса?
43. При полном сгорании 3 кг топлива выделилось 11,4 МДж энергии. Какое топливо сожгли?
44. При полном сгорании 2 кг жидкости выделилось 92 МДж энергии. Какую жидкость сожгли?
45. При полном сжигании жидкого топлива массой 15 г получено 405 кДж энергии. Какую жидкость использовали как топливо?
46. При полном сгорании 0,5 кг топлива выделилось 7 МДж энергии. Найти удельную теплоту сгорания этого топлива.
47. При сжигании газа выделилось 132 МДж энергии. Чему равна удельная теплота сгорания газа, если его масса равна З кг?
48. При сжигании 300 г каменного угля выделяется 9 МДж тепла. Найти его удельную теплоту сгорания.
49. Найти удельную теплоту сгорания сосновых дров, если при сжигании 3 кг этих дров выделилось 39 МДж энергии.
50. Для обращения воды в пар при температуре кипения необходимо количество теплоты 65 МДж. Хватит ли для этого 6 кг сухих березовых дров?
Часть В
51. Какое количество теплоты потребуется для нагревания на 15°С воды объемом 0,5 л?
52. Какое количество теплоты получает при нагревании серебро объемом 2 см3 от 10⁰С до 60 ⁰С?
53. Какое количество теплоты необходимо для нагревания стали объемом 0,5 м3 от 10⁰С до 110 °С?
54. Какое количество теплоты получил нагретый от 10⁰С до 20 °С воздух комнаты, объем которой 60 м3?
55. Какое количество теплоты отдаст стакан кипятка, объемом 250 мл, остывая до температуры 15 °С?
56. Какое количество теплоты отдаст кирпичная печь, сложенная из 500 кирпичей, при остывании от 70⁰С до 20 °С? Масса одного кирпича равна 4 кг.
57. В порожнем закрытом металлическом баке вместимостью 60 м3 под действием солнечного излучения воздух нагрелся от 5⁰С до 25 °С. Как и на сколько изменилась внутренняя энергия воздуха в баке?
58. При изменении температуры куска металла массой 0,08 кг от 20⁰С до 30 °С внутренняя энергия его увеличилась на 320 Дж. Что это заметалл? Найти его объем.
59. Найти объем металлического бруска массой 351 г, если при изменении его температуры от 20 до 24 °С его внутренняя энергия увеличивается на 1326,78 Дж.
60. Как уменьшилась температура кипятка в питьевом баке объемом 27 л, если он отдал окружающей среде 1500 кДж теплоты?
61. На сколько изменится температура воды в стакане, если ей сообщить количество теплоты, равное 109 Дж? Вместимость стакана принять равной 200 см3?
62. При охлаждении куска олова массой 100 г до температуры 32 °С выделилось 5 кДж энергии. Найти температуру олова до охлаждения.
63. При охлаждении медного паяльника до 20°С выделилось 30,4 кДж энергии. До какой температуры был нагрет паяльник, если его масса 200 г?
64. До какой температуры остынут 5 л кипятка, взятого при температуре 100 °С, отдав в окружающее пространство 1680 кДж энергии?
65. Термос объемом 3 л заполнили кипятком. Через 20 часов температура воды в нем понизилась до 80 °С. На сколько изменилась внутренняя энергия воды?
66. Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухихберезовых дров объемом 5 м³?
67. Сколько теплоты выделится при полном сгорании нефти объемом 250 л?
68. В каком случае выделится большее количество теплоты: при полном сгорании древесного угля массой 3 кг или при полном сгорании сухих дров массой 9 кг?
69. На сколько больше теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 1,5 кг, чем при сгорании сухих березовых дров той же массы?
70. Во сколько раз больше выделится теплоты при полном сгорании водорода массой 2 кг, чем при полном сгорании сухих березовых дров той же массы?
71. В печи сгорели сухие сосновые дрова объемом 0,02 м3 и торф массой 2 кг. Сколько теплоты выделилось в печи?
72. Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива?
73. К зиме заготовили сухие березовые дрова объемом 3 м3 и каменный уголь массой 1,5 т. Сколько теплоты выделится в печи при полном сгорании в ней заготовленного топлива?
74. Сколько каменного угля нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько ее выделяется при полном сгорании бензина объемом 6 м3?
75. Какую массу каменного угля нужно сжечь, чтобы получить такое же количество теплоты .которое выделяется при сгорании керосина массой 20 т?
Часть С
76. Какое количество теплоты получила вода при нагревании от 15⁰С до 25 °С в бассейне, длина которого 100 м, ширина 6 м и глубина 20 дм?
77. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы в латунной бочке массой 12 кг нагреть воду объемом 9,5 л от температуры 20⁰С до 100⁰С
78. Алюминиевая фляга массой 12 кг вмещает 36 л молока. Какое количество теплоты потребуется для нагревания молока во фляге от0 до 60 °С ?
79. В железный душевой бак, масса которого 65 кг, налили холодной воды из колодца, объемом 200 л. В результате нагревания солнечным излучением температура воды повысилась от 4⁰С до 29 °С. Какое количество теплоты получили бак и вода?
80. Какое количество теплоты получили алюминиевая кастрюля массой 200 г и находящаяся в ней вода объемом 1,5 л при нагревании от 20 °С до кипения?
81. На сколько изменится температура куска меди массой 500 г, если ему сообщить такое же количество теплоты, которое пойдет на нагревание воды массой 200 г от 10 ⁰С до 60 °С?
82. До какой температуры нагрелась во время работы стальная фреза массой 1 кг, если после погружения ее в сосуд с водой, масса которой 1 кг, температура воды повысилась от 10⁰С до 30 °С?
83. Двигатель мощностью 75 Вт в течение 5 мин вращает лопасти винта внутри калориметра, в котором находится вода объемом 5 л. Вследствие трения о воду лопастей винта вода нагрелась. Считая, что вся энергия пошла на нагревание воды, определить, как изменилась ее температура?
84. При работе машины внутренняя энергия одной из алюминиевых деталей массой 2 кг повысилась на столько, на сколько увеличивается внутренняя энергия воды массой 800 г. При нагревании ее от 0⁰С до 100°С. На сколько повысилась температура детали?
85. Как изменится температура воды массой 3 кг, если вся теплота, выделившаяся при полном сгорании спирта объемом 12,5 мм3, пошла на ее нагревание?
86. На сколько изменится температура воды объемом 100 л, если считать, что вся теплота, выделяемая при сжигании древесного угля массой 0,5 кг, пойдет на нагревание воды?
87. На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать всю энергию, выделившуюся при полном сгорании 10 г природного газа?
88. В ванну налили 40 л холодной воды температурой 6 °С. Затем долили горячую воду температурой 96 °С. Температура воды после этого стала равной 36 °С. Найти массу долитой воды. Нагреванием ванны и окружающей среды пренебречь.
89. Мальчик налил в ведро 3 л воды, температура которой равна 10 °С. Сколько кипятка нужно долить в ведро, чтобы температура воды в нем стала равной 50 °С?
90. В воду объемом 1 л опустили кусок олова, нагретый до температуры 188 °С. Температура воды при этом увеличилась от 10⁰С до 20 °С. Чему равна масса куска олова?
91. В кувшин с водой, масса которой 100 г, а температура 20°С, влили воду при температуре 100 °С, после чего температура воды в кувшине стала равной 75 °С. Определить массу горячей воды. Потери энергии на нагревание кувшина не учитывать.
92. Сколько воды, взятой при температуре 10 «С, можно нагреть до 50 °С, сжигая керосин массой 15 г, считая, что вся выделяемая при горении керосина энергии идет на нагревание воды?
93. Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды объемом 2 дм3 от 14⁰С до 50 °С, если вся теплота, выделенная спиртом, пойдет на нагревание воды?
94. Когда в бак с водой добавили еще 3 л воды при 100 °С и перемешали всю воду, то температура воды в баке стала равна 35°С. Найти начальный объем воды в баке.
95. В сосуд с водой, масса которой 150 г, а температура 16°С, добавили воду массой 50 г при температуре 80 °С. Определить температуру смеси.
96. В кастрюле с холодной водой, масса которой 3 кг, а температура 10°С, влили 2 кг кипятку. Какая установится температура воды? Нагреванием сосуда пренебречь.
97. На нагревание кирпича массой 4 кг на 63°С затрачено такое же количество теплоты, как и для нагревания воды той же массы на 13,2 °С. Определить удельную теплоемкость кирпича.
98. Металлическое тело массой 30 г нагрели в кипящей воде. После этого его перенесли в воду, масса которой 73,5 г и температура 20°С, налитую в калориметр. Вода от этого нагрелась до 23 °С. Из какого металла сделано тело?
99. В стакан, содержащий 230 г кипятка, опустили ложку массой 150 г, имеющую температуру 20 °С. Температура воды понизилась от этого до 97°С. Верно ли, что эта ложка алюминиевая?
100. Твердое тело массой 80 г опустили в кипяток. Затем его перенесли в калориметр, куда была налита вода массой 166,5 г при температуре 20 °С. Температура воды повысилась до 24°С. Найти удельную теплоемкость твердого тела. если выделилось 427 МДж теплоты?
Контрольная работа.
Вариант1
Кирпичная печь массой 1 т остывает от 20⁰С до 10 °С. Какое количество теплоты при этом выделяется?
Для нагревания вещества массой 10 кг на 10 °С потребовалось 420 кДж энергии. Какое вещество нагрели?
При охлаждении куска олова массой 100 г до температуры 32 °С выделилось 5 кДж энергии. Найти температуру олова до охлаждения.
Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды объемом 2 дм3 от 14⁰С до 50 °С, если вся теплота, выделенная спиртом, пойдет на нагревание воды?
Вариант2
Какое количество теплоты получила вода массой 200 г при нагревании от 10⁰С до 30 °С?
После обработки алюминиевой детали на станке температура ее понизилась от 420⁰С до 20 °С. На сколько при этом уменьшилась внутренняя энергия детали, если ее масса 0,5 кг?
До какой температуры остынут 5 л кипятка, взятого при температуре 100 °С, отдав в окружающее пространство 1680 кДж энергии?
В сосуд с водой, масса которой 150 г, а температура 16°С, добавили воду массой 50 г при температуре 80 °С. Определить температуру смеси.
Вариант3
Какое количество теплоты выделится при охлаждении 100 г олова, взятого при температуре 82°С, на 50°С ?
При охлаждении жидкости массой 210 кг от 25⁰С до 15 °С выделилось 4,41 МДж теплоты. Что это за жидкость?
Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива?
В воду объемом 1 л опустили кусок олова, нагретый до температуры 188 °С. Температура воды при этом увеличилась от 10⁰С до 20 °С. Чему равна масса куска олова?
Зачет по теме
Вариант 1
1.Каким способом – совершением работы или теплопередачей – изменилась внутренняя энергия детали при ее нагревании в печи перед закалкой?
1) совершением работы 2) теплопередачей 3) совершением работы и теплопередачей
2. Удельная теплоемкость вещества показывает
1) какое количество теплоты необходимо передать телу для изменения его температуры на 1 градус
2) какое количество теплоты необходимо передать 1 кг вещества для изменения его температуры на 100 градусов
3) какое количество теплоты необходимо передать телу массой 1кг для изменения его температуры на 1 градус
3. Что потребует большего количества теплоты для нагревания на 10 С: 100 г воды или 100 г меди?
1) 100 г воды 2) 100 г меди 3) потребуется одинаковое количество теплоты
4. В каком случае кастрюля с горячей водой остынет быстрее, если ее поставить на лед или если лед на крышку кастрюли положить сверху? Ответ пояснить
5. Чтобы нагреть 110 г алюминия на 90 0С требуется количество теплоты, равное 9,1 кДж. Вычислите удельную теплоемкость алюминия.
6. Смешали 39 л воды при температуре 20 0С и 21 л воды при температуре 60 0С. Определите температуру смеси.
Вариант 2
1. Каким способом изменялась внутренняя энергия детали при сверлении в ней отверстия
1) совершением работы 2) теплопередачей 3) совершением работы и теплопередачей
2. Количество теплоты зависит от
1) массы тела и его температуры
2) от рода вещества, из которого изготовлено тело и массы тела
3) от массы тела, начальной и конечной температур тела, рода вещества
3. Как называется величина, показывающая , какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 кг железа на 10 С?
1) внутренняя энергия 2) количество теплоты 3) удельная теплоемкость вещества
4. Когда парусным судам легче заходить в гавань – днем или вечером? Ответ пояснить
5. Какова масса железной детали, если на ее нагревание от 20 0С до 200 0С потребовалось 20,7 кДж теплоты?
6. Вода массой 150 г имеет температуру 10 0С. Найти температуру воды после того, как в нее опустили железную деталь массой 0,5 кг, имеющую температуру 100 0С.
Вариант 3
1. Каким способом изменялась внутренняя энергия воды при ее нагревании в чайнике
1) совершением работы 2) теплопередачей 3) совершением работы и теплопередачей
2. Чугунную деталь массой 1 кг нагрели на 1 0С. На сколько при этом увеличилась ее внутренняя энергия?
1) на 540 Дж 2) на 540 Дж/ кг 0С 3) на 1 Дж
3. По куску свинца и куску стали одинаковой массы ударили молотком одинаковое число раз. Какой кусок нагрелся больше?
1) из стали 2) из свинца 3) невозможно определить
4. В каком случае лед, внесенный в теплую комнату растает быстрее: если его просто положить на стол , или, если сверху прикрыть шерстяным платком. Ответ пояснить
5. На сколько градусов повысилась температура 4 кг воды, если она получила количество теплоты, равное 168 кДж?
6. Мальчик наполнил стакан кипятком, налив его 150 г, а затем добавил 50 г воды с температурой 20 0С. Определите температуру, которая установилась в стакане.
Литература
1) Р.А. Рахматуллин. Текстовые расчетные задачи, 8 кл. — Оренбург, 1997 – 59 с
2) Лукашева Е.В. Типовые тестовые задания. Физика. Изд-во «Экзамен», 2016 -126с
Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении. Количество теплоты
Не раз грустный школьник приходил с поникшей головой и словами «зачем мне знать физику, если я не хочу быть каким-нибудь ученым». И ведь даже взрослые затрудняются ответить на вопрос, для чего вообще нужно учить эти формулы, аксиомы, законы и постулаты. Между прочим, с этой наукой связана далеко не одна профессия, вот подробный список: летчик, радиомеханик, машинист поезда, газорезчик, инженер, авиационный механик, программист, климатолог и т.д. Чтобы освоить большинство технических специальностей, необходимо иметь навыки, изучаемые в школе на этом уроке. Полученные знания помогут ребенку стать интеллектуально развитым, он сможет поддержать любую беседу и будет знать множество интересных фактов.
Так же физические законы окружают людей повсюду, просто мы об этом не задумываемся. Давайте рассмотрим житейские примеры, в которых пригодятся подобные навыки.
Во-первых, движение. Все на планете постоянно движется, включая и сами небесные тела. Мы может использоваться физические формулы для расчета времени, за которое нам нужно добраться до определенного места.
Во-вторых, сила притяжения. Все ведь знают причудливую историю о Ньютоне и яблоке. Ведь наверняка каждый из нас не раз задумывался, почему тот или иной предмет летит на землю именно с такой скоростью, одно при падении разбивается, а другое нет.
Третье и самое главное — все в мире состоит из атомов и молекул, особенности и функционирование которых изучает эта область. Поэтому для того, чтобы лучше знать не только устройство всего космоса и нашей конкретной Земли, но и познать себя, необходимо усваивать школьный материал. Поможет в этом решебник, написанный профессиональными методистами и выпущенный издательством «Экзамен» в 2015 году.
Почему всем так нравится учебно-методический комплекс по физике, сборник задач за 7-9 классы (автор: А.В. Перышкин)
Предложенный справочник сможет принести пользу не только тем, кто не понимает темы на уроках. Отличники получат возможность потренироваться и закрепить умения, проходить разделы заранее, чтобы быть более уверенными на уроках. Достоинства:
- позволит качественно готовиться к предстоящим контрольным и итоговым тестам;
- наличие правильных ответов на все составленные задания;
- сайт совместим со всеми видами современных устройств для выхода в интернет;
- онлайн-режим.
Содержание сборника с ГДЗ по физике, сборник задач для 7-9 классов от Перышкина
- точность, погрешность измерений;
- агрегатные состояния вещества, разность в молекулярном строении;
- взаимодействие, масса тел;
- давление в жидкости и газе. Расчеты;
- работа, мощность, энергия.
730. Почему для охлаждения некоторых механизмов применяют воду?
Вода обладает большой удельной теплоемкостью, что способствует хорошему отводу тепла от механизма.
731. В каком случае нужно затратить больше энергии: для нагревания на 1 °С одного литра воды или для нагревания на 1 °С ста граммов воды?
Для нагрева литра воды, так как чем больше масса, тем больше нужно затратить энергии.
732. Мельхиоровую и серебряную вилки одинаковой массы опустили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты они получат воды?
Мельхиоровая вилка получит больше теплоты, потому что удельная теплоемкость мельхиора больше, чем серебра.
733. По куску свинца и по куску чугуна одинаковой массы три раза ударили кувалдой. Какой кусок сильнее нагрелся?
Свинец нагреется сильнее, потому что его удельная теплоемкость меньше, чем чугуна, и для нагрева свинца нужно меньше энергии.
734. В одной колбе находится вода, в другой – керосин той же массы и температуры. В каждую колбу бросили по одинаково нагретому железному кубику. Что нагреется до более высокой температуры – вода или керосин?
Керосин.
735. Почему в городах на берегу моря колебания температуры зимой и летом менее резки, чем в городах, расположенных в глубине материка?
Вода нагревается и остывает медленнее, чем воздух. Зимой она остывает и двигает теплые массы воздуха на сушу, делая климат на берегу более теплым.
736. Удельная теплоемкость алюминия равна 920 Дж/кг °С. Что это означает?
Это означает, что для нагрева 1 кг алюминия на 1 °С необходимо затратить 920 Дж.
737. Алюминиевый и медный бруски одинаковой массы 1 кг охлаждают на 1 °С. На сколько изменится внутренняя энергия каждого бруска? У какого бруска она изменится больше и на сколько?
738. Какое количество теплоты необходимо для нагрева килограммовой железной заготовки на 45 °С?
739. Какое количество теплоты требуется, чтобы нагреть 0,25 кг воды с 30 °С до 50 °С?
740. Как изменится внутренняя энергия двух литров воды при нагревании на 5 °С?
741. Какое количество теплоты необходимо для нагрева 5 г воды от 20 °С до 30 °С?
742. Какое количество теплоты необходимо для нагревания алюминиевого шарика массой 0,03 кг на 72 °С?
743. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 15 кг меди на 80 °С.
744. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 5 кг меди от 10 °С до 200 °С.
745. Какое количество теплоты требуется для нагрева 0,2 кг воды от 15 °С до 20 °С?
746. Вода массой 0,3 кг остыла на 20 °С. На сколько уменьшилась внутренняя энергия воды?
747. Какое количество теплоты нужно, чтобы 0,4 кг воды при температуре 20 °С нагреть до температуры 30 °С?
748. Какое количество теплоты затрачено на нагрев 2,5 кг воды на 20 °С?
749. Какое количество теплоты выделилось при остывании 250 г воды от 90 °С до 40 °С?
750. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы 0,015 л воды нагреть на 1 °С?
751. Рассчитайте количество теплоты, необходимое, чтобы нагреть пруд объемом 300 м3 на 10 °С?
752. Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг воды, чтобы повысить ее температуру от 30 °С до 40 °С?
753. Вода объемом 10 л остыла от температуры 100 °С до температуры 40 °С. Какое количество теплоты выделилось при этом?
754. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 1 м3 песка на 60 °С.
755. Объем воздуха 60 м3, удельная теплоемкость 1000 Дж/кг °С, плотность воздуха 1,29 кг/м3. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть его на 22 °С?
756. Воду нагрели на 10 °С, затратив 4,20 103 Дж теплоты. Определите количество воды.
757. Воде массой 0,5 кг сообщили 20,95 кДж теплоты. Какой стала температура воды, если первоначальная температура воды была 20 °С?
758. В медную кастрюлю массой 2,5 кг налито 8 кг воды при 10 °С. Какое количество теплоты необходимо, чтобы воду в кастрюле нагреть до кипения?
759. Литр воды при температуре 15 °С налит в медный ковшик массой 300 г. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть воду в ковшике на 85 °С?
760. Кусок нагретого гранита массой 3 кг помещают в воду. Гранит передает воде 12,6 кДж теплоты, охлаждаясь на 10 °С. Какова удельная теплоемкость камня?
761. К 5 кг воды при 12 °С долили горячую воду при 50 °С, получив смесь температурой 30 °С. Сколько воды долили?
762. В 3 л воды при 60 °С долили воду при 20 °С, получив воду при 40 °С. Сколько воды долили?
763. Какова будет температура смеси, если смешать 600 г воды при 80 °С с 200 г воды при 20 °С?
764. Литр воды при 90 °С влили в воду при 10 °С, причем температура воды стала 60 °С. Сколько было холодной воды?
765. Определите, сколько надо налить в сосуд горячей воды, нагретой до 60 °С, если в сосуде уже находится 20 л холодной воды при температуре 15 °С; температура смеси должна быть 40 °С.
766. Определите, какое количество теплоты требуется для нагревания 425 г воды на 20 °С.
767. На сколько градусов нагреются 5 кг воды, если вода получит 167,2 кДж?
768. Сколько потребуется тепла, чтобы m граммов воды при температуре t1, нагреть до температуры t2?
769. В калориметр налито 2 кг воды при температуре 15 °С. До какой температуры нагреется вода калориметра, если в нее опустить латунную гирю в 500 г, нагретую до 100 °С? Удельная теплоемкость латуни 0,37 кДж/(кг °С).
770. Имеются одинакового объема куски меди, олова и алюминия. Какой из этих кусков обладает наибольшей и какой наименьшей теплоемкостью?
771. В калориметр было налито 450 г воды, температура которой 20 °С. Когда в эту воду погрузили 200 г железных опилок, нагретых до 100 °С, температура воды стала 24 °С. Определите удельную теплоемкость опилок.
772. Медный калориметр весом 100 г вмещает 738 г воды, температура которой 15 °С. В этот калориметр опустили 200 г меди при температуре 100 °С, после чего температура калориметра поднялась до 17 °С. Какова удельная теплоемкость меди?
773. Стальной шарик массой 10 г вынут из печи и опущен в воду с температурой 10 °С. Температура воды поднялась до 25 °С. Какова была температура шарика в печи, если масса воды 50 г? Удельная теплоемкость стали 0,5 кДж/(кг °С).
776. Воду массой 0,95 г при температуре 80 °С смешали с водой массой 0,15 г при температуре 15 °С. Определите температуру смеси.
779. Стальной резец массой 2 кг был нагрет до температуры 800 °С и затем опущен в сосуд, содержащий 15 л воды при температуре 10 °С. До какой температуры нагреется вода в сосуде?
(Указание. Для решения данной задачи необходимо составить уравнение, в котором за неизвестное принять искомую температуру воды в сосуде после опускания резца.)
781. Для отопления хорошо вентилируемого класса требуется количество теплоты 4,19 МДж в час. Вода поступает в радиаторы отопления при 80 °С, а выходит из них при 72 °С. Сколько воды нужно подавать каждый час в радиаторы?
782. Свинец массой 0,1 кг при температуре 100 °С погрузили в алюминиевый калориметр массой 0,04 кг, содержащий 0,24 кг воды при температуре 15 °С. После чего в калориметре установилась температура 16 °С. Какова удельная теплоемкость свинца?
667. Является ли тепловым движением вращение искусственного спутника вокруг Земли?
668. Движение молекул газа можно назвать тепловым
движением?
669. Можно ли сказать, что явление диффузии вызвано
тепловым движением?
670. Что происходит с тепловым движением при повышении температуры?
671. Изменятся ли кинетическая и потенциальная
энергии молекул воды в плотно закупоренной банке с холодной водой, если ее погрузить в горячую воду?
672. Свободно падающий мяч, ударившись об асфальт,
опять подскакивает, но никогда не поднимается до начальной высоты, с которой упал. Почему?
673. Вверх подбрасывают монетку. Какие превращения
энергии происходят при подъеме монетки? при ее падении? в момент удара об асфальт?
674. Почему при ударе об асфальт монетка нагревается?
675. В один стакан налита горячая вода, в другой —
холодная той же массы. В каком стакане вода обладает
большей внутренней энергией?
676. Приведите примеры изменения внутренней энергии тел при их сжатии.
677. Как меняется внутренняя энергия тел при трении? Приведите примеры.
678. Меняется ли внутренняя энергия тел при ударе?
Приведите примеры.
78
679. Почему происходит изменение внутренней энергии пружины при ее сжатии?
680. Происходит ли изменение внутренней энергии газа при его расширении?
681. Что происходит с внутренней энергией жидких и
твердых тел при их нагревании?
682. Меняется ли внутренняя энергия льда при его
таянии?
683. Сила трения совершает над телом работу. Какие
признаки свидетельствуют об изменении внутренней
энергии тела?
Способы изменения внутренней энергии тела.
Теплопроводность. Конвекция. Излучение
684. В сосуд с горячей водой опустили одновременно
серебряную и деревянную палочки одинаковой массы.
Какая из палочек быстрее нагреется? Как при этом изменится внутренняя энергия воды? палочек? Каким способом осуществляется теплообмен между водой и палочками?
685. Если на морозе потрогать металлические и деревянные перила, какие кажутся холоднее? Почему?
686. Ручки кранов с горячей водой обычно делают керамическими или пластмассовыми. Почему?
687. В холодных местах трубы водопровода окутывают
минеральной ватой и обивают досками. Для чего это делают?
688. Под толстым слоем соломы или сена снег тает
медленно. Почему?
689. Термос представляет собой сосуд с двойными
стенками. Воздух из пространства между стенками откачан. Почему температура залитой в термос жидкости меняется очень медленно?
690. Почему двойные оконные рамы меньше пропускают холод, чем одинарные?
79
691. Если снег засыплет зеленую траву до наступления
сильных морозов, то трава благополучно перезимует, оставаясь такой же зеленой. Почему?
692. Почему в меховой шубе тепло даже в сильные морозы?
693. Зачем у ружья приклад и ствольную накладку делают из дерева?
694. Почему под толстым льдом вода не замерзает?
695. Почему ясная ночь холоднее, чем облачная?
696. Воздух плохо проводит тепло. Почему же остывают на воздухе горячие предметы?
697. Зачем весною в холодные ясные ночи в садах разводят костры, дающие много дыма?
698. В воду при комнатной температуре поместили
сверху металлический сосуд со льдом. Будет ли охлаждаться вода?
699. Почему глубокий рыхлый снег предохраняет посевы от вымерзания?
700. Почему солома, сено, сухие листья плохо проводят теплоту?
701. Почему металлические вещи на морозе кажутся
более холодными, чем деревянные?
702. Что будет со льдом, если его в комнате накрыть
меховой шубой?
703. Какое ватное одеяло теплее — новое или старое,
слежавшееся? Почему?
704. Под какой крышей зимой теплее — под соломенной или железной?
705. Какое значение при нагревании воды имеет накипь в котле?
706. Иногда стены дома делают из двойных фанерных
стенок, пространство между которыми заполняют опилками. Почему так устроенная стена является лучшим непроводником тепла, чем та же стена, заполненная только
воздухом?
707. Почему толстые чайные стаканы лопаются от
горячей воды, в тонких же стаканах можно кипятить
воду?
80
708. Почему мало нагревается зеркало, когда на него
падают лучи Солнца?
709. Зачем внутренняя поверхность стеклянной части
термоса посеребрена?
710. Почему летом носят светлую одежду?
711. К о л и ч е с тв о теплоты. Единицы количества теплоты.
Удельная теплоемкость. Расчет количества
теплоты, необходимого для нагревания тела
I или выделяемого им при охлаждении
721. Почему для охлаждения некоторых механизмов
применяют воду?
722. В каком случае нужно затратить больше энергии:
для нагревания на 1 °С одного литра воды или для нагревания на 1 °С ста граммов воды?
723. Мельхиоровую и серебряную вилки одинаковой
массы опустили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты они получат от воды?
724. По куску свинца и по куску чугуна одинаковой
массы три раза ударили кувалдой. Какой кусок сильнее
нагрелся?
725. В одной колбе находится вода, в другой — керосин той же массы и температуры. В каждую колбу бросили по одинаково нагретому железному кубику. Что нагреется до более высокой температуры — вода или
керосин?
726. Почему в городах на берегу моря колебания температуры зимой и летом менее резки, чем в городах, расположенных в глубине материка?
727. Удельная теплоемкость алюминия равна
920 Дж /кг. °С. Что это означает?
728. Алюминиевый и медный бруски одинаковой массы 1 кг охлаждают на 1 °С. На сколько изменится внутренняя энергия каждого бруска? У какого бруска она изменится больше и на сколько?
729. Какое количество теплоты необходимо для нагрева килограммовой железной заготовки на 45 °С?
730. Какое количество теплоты требуется, чтобы нагреть 0,25 кг воды с 30 °С до 50 °С?
731. Как изменится внутренняя энергия двух литров
воды при нагревании на 5 °С?
732. Какое количество теплоты необходимо для нагрева 5 г воды от 20 °С до 30 °С?
82
733. Какое количество теплоты необходимо для нагревания алюминиевого шарика массой 0, 03 кг на 72 °С?
734. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для
нагрева 15 кг меди на 80 °С.
735. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для
нагрева 5 кг меди от 10 °С до 200 °С.
736. Какое количество теплоты требуется для нагрева
0,2 кг воды от 15 °С до 20 °С?
737. Вода массой 0,3 кг остыла на 20 °С. На сколько
уменьшилась внутренняя энергия воды?
738. Какое количество теплоты нужно, чтобы 0,4 кг воды при температуре 20 °С нагреть до температуры 30 °С?
739. Какое количество теплоты затрачено на нагрев
2,5 кг воды на 20 °С?
740. Какое количество теплоты выделилось при остывании 250 г воды от 90 °С до 40 °С?
741. Какое количество теплоты потребуется для того,
чтобы 0,015 л воды нагреть на 1 °С?
742. Рассчитайте количество теплоты, необходимое,
чтобы нагреть пруд объемом 300 м3 на 10 °С?
743. Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг
воды, чтобы повысить ее температуру от 30 °С до 40 °С?
744. Вода объемом 10 л остыла от температуры 100 °С
до температуры 40 °С. Какое количество теплоты выделилось при этом?
745. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для
нагрева 1 м3 песка на 60 °С.
746. Объем воздуха 60 м3, удельная теплоемкость
1000 Дж/кг. °С, плотность воздуха 1,29 кг/м 3. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть его на 22 °С?
747. Воду нагрели на 10 °С, затратив 4,20 . 103 Дж теплоты. Определите количество воды.
748. Воде массой 0,5 кг сообщили 20,95 кДж теплоты.
Какой стала температура воды, если первоначальная температура воды была 20 °С?
749. В медную кастрюлю массой 2,5 кг налито 8 кг воды при 10 °С. Какое количество теплоты необходимо,
чтобы воду в кастрюле нагреть до кипения?
83
750. Литр воды при температуре 15 °С налит в медный
ковшик массой 300 г. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть воду в ковшике на 85 °С?
751. Кусок нагретого гранита массой 3 кг помещают в
воду. Гранит передает воде 12,6 кДж теплоты, охлаждаясь на 10 °С. Какова удельная теплоемкость камня?
752. К 5 кг воды при 12 °С долили горячую воду при
50 °С, получив смесь температурой 30 °С. Сколько воды
долили?
753. В 3 л воды при 60 °С долили воду при 20 °С, получив воду при 40 °С. Сколько воды долили?
754. Какова будет температура смеси, если смешать
600 г воды при 80 °С с 200 г воды при 20 °С?
755. Литр воды при 90 °С влили в воду при 10 °С, причем температура воды стала 60 °С. Сколько было холодной воды?
756. Определите, сколько надо налить в сосуд горячей
воды, нагретой до 60 °С, если в сосуде уже находится
20 л холодной воды при температуре 15 °С; температура
смеси должна быть 40 °С.
757. Определите, какое количество теплоты требуется
для нагревания 425 г воды на 20 °С.
758. На сколько градусов нагреются 5 кг воды, если
вода получит 167,2 кДж?
759. Сколько требуется тепла, чтобы т граммов воды
при температуре tx нагреть до температуры f2?
760. В калориметр налито 2 кг воды при температуре
15 °С. До какой температуры нагреется вода калориметра,
если в нее опустить латунную гирю в 500 г, нагретую до
100 °С? Удельная теплоемкость латуни 0,37 кДжДкг. °С).
761. Имеются одинакового объема куски меди, олова и
алюминия. Какой из этих кусков обладает наибольшей и
какой наименьшей теплоемкостью?
762. В калориметр было налито 450 г воды, температура которой 20 °С. Когда в эту воду погрузили 200 г
железных опилок, нагретых до 100 °С, температура
воды стала 24 °С. Определите удельную теплоемкость
опилок.
84
763. Медный калориметр весом 100 г вмещает 738 г
воды, температура которой 15 °С. В этот калориметр
опустили 200 г меди при температуре 100 °С, после чего
температура калориметра поднялась до 17 °С. Какова
удельная теплоемкость меди?
764. Стальной шарик массой 10 г вынут из печи и
опущен в воду с температурой 10 °С. Температура воды
поднялась до 25 °С. Какова была температура шарика в
печи, если масса воды 50 г? Удельная теплоемкость стали
0,5 кДжДкг. °С).
765. В железный котел массой 1,5 кг налито 5 кг воды. Сколько надо тепла, чтобы в этом котле нагреть воду
от 15 °С до 100 °С?
766. Медь массой 0,5 кг опущена в 500 г воды, где остывает от 80 °С до 17 °С. Вычислите, на сколько градусов
нагреется вода.
767. Воду массой 0,05 г при температуре 80 °С смешали с водой массой 0,15 г при температуре 15 °С. Определите температуру смеси.
768. В воду массой 150 г с температурой 35 °С влили
50 г воды при 19 °С. Какова температура смеси?
769. Воду массой 5 кг при 90 °С влили в чугунный котелок массой 2 кг при температуре 10 °С. Какова стала
температура воды?
770*. Стальной резец массой 2 кг был нагрет до температуры 800 °С и затем опущен в сосуд, содержащий 15 л
воды при температуре 10 °С. До какой температуры нагреется вода в сосуде?
(Указание. Для решения данной задачи необходимо
составить уравнение, в котором за неизвестное принять
искомую температуру воды в сосуде после опускания
резца.)
771*. Какой температуры получится вода, если смешать 0,02 кг воды при 15 °С, 0,03 кг воды при 25 °С и
0,01 кг воды при 60 °С?
772*. Для отопления хорошо вентилируемого класса
требуется количество теплоты 4,19 МДж в час. Вода по85
ступает в радиаторы отопления при 80 °С, а выходит из
них при 72 °С. Сколько воды нужно подавать каждый час
в радиаторы?
773*. Свинец массой 0,1 кг при температуре 100 °С погрузили в алюминиевый калориметр массой 0,04 кг, содержащий 0,24 кг воды при температуре 15 °С. После чего в калориметре установилась температура 16 °С. Какова
удельная теплоемкость свинца?
Энергия топлива. Удельная теплота сгорания
774. Удельная теплота сгорания каменного угля равна
27 МДж/кг. Что это означает?
775. Сколько тепла при сгорании дают 10 кг древесного угля?
776. Сколько выделится тепла при полном сгорании
10 кг сухих березовых дров?
777. Сколько тепла дают 20 кг торфа при полном сгорании?
778. Какое количество теплоты выделится при сгорании керосина массой 300 г?
779. Заряд пороха в патроне пулемета имеет массу
3,2 г. Теплота сгорания пороха 3,8 МДж/кг. Сколько выделяется тепла при каждом выстреле?
780. Сколько теплоты выделится при полном сгорании
4 л керосина?
781. Сколько теплоты выделится при полном сгорании
нефти массой 3,5 т?
782. Какую массу угля надо сжечь, чтобы выделилось
40 800 кДж тепла?
783. При полном сгорании нефти выделилось 132 кДж
тепла. Какая масса нефти сгорела?
784. Какая масса древесного угля может заменить 60 т
нефти?
785. Какая масса древесного угля при сгорании дает
столько же энергии, сколько выделяется при сгорании
четырех литров бензина?
86
786. Во сколько раз меньше тепла дают при полном сгорании сухие березовые дрова, чем бензин такой же массы?
787. Начальная температура двух литров воды 20 °С.
До какой температуры можно было бы нагреть эту воду
при сжигании 10 г спирта? (Считать, что теплота сгорания спирта целиком пошла на нагревание воды.)
788. Воду массой 0,3 кг нагрели на спиртовке от 20 °С
до 80 °С и сожгли при этом 7 г спирта. Определите КПД
спиртовки.
789. При нагревании 4 л воды на 55 °С в примусе сгорело 50 г керосина. Каков КПД примуса?
790. Сталь массой 2 кг нагревается на 1000 °С кузнечным горном. Каков КПД кузнечного горна, если для этого расходуется 0,6 кг кокса?
791. Сколько нужно сжечь керосина в керосинке, чтобы довести от 15 °С до кипения 3 кг воды, если КПД керосинки 30% ?
792. КПД вагранки (шахтной печи) 60% . Сколько надо
древесного угля, чтобы нагреть 10 000 кг чугуна от 20 °С
до 1100 °С?
793*. Для сгорания в топке одного килограмма древесного угля требуется 30 кг воздуха. Воздух поступает в
топку при температуре 20 °С и уходит в дымоход при
температуре 400 °С. Какая часть энергии топлива уносится воздухом в трубу? (Теплоемкость воздуха принять
равной 1000 Дж /кг. °С при постоянном давлении.)
Закон сохранения и превращения энергии
в механических и тепловых процессах
794. Стальной шарик массой 50 г падает с высоты
1,5 м на каменную плиту и, отскакивая от нее, поднимается на высоту 1,2 м. Почему шарик не поднялся
на прежнюю высоту? Какое количество механической
энергии превратилось во внутреннюю энергию шарика и
плиты?
87
795. В стеклянный сосуд накачали воздух до давления
в 1,5 атм. Когда открыли кран, внутри сосуда появился
туман, который показывает, что воздух охладился. Почему воздух охладился?
796. Какому количеству работы эквивалентно количество теплоты, получающееся при сгорании 1 кг угля?
Удельная теплота сгорания угля равна 29,9 . 106 Дж/кг.
797. Какому количеству теплоты соответствует работа
лошади, которая передвигает на расстоянии 40 м вагонетку, прилагая усилие в 500 Н?
798. Какое количество теплоты выделяется при ударе
неупругого тела массой 50 кг, упавшего с высоты 4 м?
799. Сколько требуется нефти на рейс парохода, продолжающийся 6 суток, если машина парохода развивает
среднюю полезную мощность в 4000 л.с. и коэффициент
полезного действия 20% ? Удельная теплота сгорания горючего 46 . 106 Дж/кг. (1 л.с. = 736 Вт.)
800. Сколько теплоты выделяется при ударе молота
массой 4,9 кг о предмет, лежащий на наковальне, если
скорость молота в момент удара 6 м/с?
801. Сколько требуется угля для паровоза мощностью
в 1,1 МВт, идущего со скоростью 40 км/ч, на проезд
200 км? Коэффициент полезного действия паровоза 10%.
802. При сгорании 0,001 кг водорода выделяется
122,43 кДж, при этом образуется 0,009 кг водяного пара,
удельная теплоемкость которого равна 2000 Дж /кг. земной
поверхности получает около 8 Дж в минуту. Какое количество теплоты получает 1 м2 земной поверхности в минуту?
807. С одинаковой высоты падают два мяча равной массы. Один ударяется об асфальт и отскакивает вверх, другой
попадает в песок и застревает в нем. Опишите превращения
энергии, происходящие при ударе в каждом случае.
808. Какие превращения энергии происходят при движении парашютиста в воздухе?
809. Какой энергией обладает летящая пуля? Какие
превращения энергии происходят при ее движении?
810. За счет какой энергии движется:
а) пуля в стволе ружья;
б) космическая ракета;
в) автомобиль?
89
Изменение агрегатных
состояний вещества
Агрегатные состояния вещества. Плавление
и отвердевание кристаллических тел. График
плавления и отвердевания кристаллических тел.
Удельная теплота плавления
811. Чем отличаются молекулы воды от молекул водяного пара?
812. Отличаются ли молекулы железа в болванке от
молекул железа в расплавленном состоянии?
813. С помощью таблиц определите, у какого вещества
температура плавления выше: у серебра или стеарина?
814. В сосуде с водой при О °С плавают куски льда.
Что будет происходить: лед таять или вода замерзать? От
чего это зависит?
815. Почему при плавлении или отвердевании температура тел не меняется?
816. Существует ли температура плавления для аморфных тел?
817. Используя табличные данные, определите, у какого вещества температура плавления выше: у цезия или
золота.
818. Можно ли для измерения температуры наружного
воздуха использовать термометры со ртутью?
819. В помещение, температура в котором О °С, внесли
тающий лед. Будет ли он в этом помещении таять?
820. Будет ли плавиться серебро, если его бросить в
расплавленное железо?
821. Почему весной возле реки с плывущими по ней
льдинами холоднее, чем вдали от нее?
822. Вода массой 125 кг при О °С превратилась в лед.
Какое количество теплоты при этом выделилось?
90
823. Домашним ледником может служить ящик с
двойными стенками, пространство между которыми заполнено льдом. Почему внутри такого ледника даже летом температура не поднимается выше О °С?
824. Почему поставленный на огонь чайник, когда в
нем есть вода, просто кипит, а будучи пустым — раскаляется докрасна?
825. Будет ли плавиться свинец, если его довести до
точки плавления и затем прекратить нагрев?
826. Удельная теплота плавления олова равна 59 кДж/кг.
Что это означает?
827. Во сколько раз больше теплоты идет на плавление
2 кг чугуна, чем на нагревание 2 кг чугуна на 1 °С?
828. Лед массой 3 кг при температуре О °С растаял.
Сколько энергии при этом было затрачено?
829. Кусок алюминия массой 10 кг, взятый при температуре плавления 660 °С, полностью расплавился. Какое
для этого потребовалось количество теплоты?
830. На рисунке 85 дан график изменения температуры твердого тела при нагревании.
Определите по этому графику:
а) при какой температуре плавится это тело;
б) как долго длилось нагревание от 60° до точки плавления;
в) как долго длилось плавление;
г) до какой температуры было нагрето вещество в
жидком состоянии.
Рис. 85
91
831. Почему для измерения температуры наружного
воздуха в холодных районах применяют термометры со
спиртом, а не с ртутью?
832. Будет ли плавиться олово, если его бросить в расплавленный свинец?
833. Чем выше температура накаленного тела, тем ярче оно светится. Волоски электрических ламп делают из
металлов вольфрама, тантала и иридия. Чем можно объяснить употребление этих металлов для нитей лампочек?
834. В каком состоянии находится спирт при температуре -120 °С?
835. В каком состоянии находится железо при температуре 1500 °С?
836. Кусок меди массой 4 кг расплавился. На сколько
увеличилась его внутренняя энергия?
837. Сколько энергии понадобится для расплавления
свинца массой 10 кг, взятого при температуре плавления?
838. Сколько энергии будет затрачено для расплавления свинца массой 10 кг, взятого при начальной температуре 27 °С?
839. Какое количество теплоты затрачено на расплавление 1 т железа, взятого при температуре 10 °С?
840. Свинец объемом 10 см3, взятый при начальной
температуре 20 °С, полностью расплавился. Какое количество теплоты было при этом затрачено?
841. На плавление какого металла, взятого при температуре 20 °С, нужно большее количество энергии: на 1 г
меди или 1 г серебра? На сколько больше?
842. В каком случае требуется большее количество
энергии и на сколько: на плавление 1000 кг железа или
1000 кг алюминия, если и железо, и алюминий взяты
при начальной температуре 10 °С?
843. На рисунке 86 изображены графики зависимости
температуры от времени для слитка свинца (I) и слитка
олова (II) одинаковой массы. Количество теплоты, получаемое каждым телом в единицу времени, одинаково.
Определите по графику:
92
1) У какого слитка температура плавления выше?
2) У какого металла больше удельная теплоемкость?
3) У какого металла больше удельная теплота плавления?
844. Нагревают два сосуда: в одном находится 0,2 кг
воды при температуре 0 °С, в другом — 200 г снега. Одинаково ли будет повышаться температура в сосудах при
одинаковой мощности нагревателя? Постройте график зависимости температуры каждого сосуда от получаемого
количества теплоты.
845. Какое количество теплоты потребуется для превращения 10 кг льда в воду при 0 °С?
846. Какое количество теплоты потребуется для превращения 150 кг льда с температурой -8 °С в воду при
температуре 0 °С?
847. Рассчитайте количество теплоты, потребное для
превращения 20 кг льда при -4 °С в воду при 100 °С.
848. В банке содержится 2 кг воды при температуре
18 °С. Какое количество теплоты отдает вода охлаждающей смеси, в которую погружена банка, если вся вода в
банке превращается в лед с температурой 0 °С?
849. В медный калориметр весом 200 г налито 100 г воды при 16 °С. В воду бросили кусочек льда при 0 °С весом
9,3 г, который целиком расплавился. Окончательная температура воды после этого установилась 9 °С. Определите
на основании этих данных удельную теплоту плавления
льда.
850. Какое количество теплоты потребно для расплавления 1 кг железа, взятого при температуре 20 °С?
93
851. В 5 л воды при температуре 40 °С опустили 3 кг
льда. Сколько льда растает?
852. В калориметр налили 0,2 кг воды при температуре 25 °С. Какова будет температура этой воды, если в ней
растает 5 г льда?
853. Ледяной калориметр представляет
собой массивный куб из льда, внутри которого выдолблено углубление и закрыто
толстой крышкой из льда (рис. 87). В такой калориметр положили латунную гирю
массой 1000 г, нагретую до 100 °С. Сколько граммов льда растает в этом калориметре к тому моменту, когда гиря остынет
до 0 °С?
854. КПД спиртовки 10%. Сколько нужно сжечь спирта в спиртовке, чтобы расплавить 1 кг льда при 0 °С?
855. Сколько требуется сжечь каменного угля в печи,
чтобы расплавить 100 т чугуна, взятого при температуре
20 °С, если КПД печи 40% ?
856. В водопаде высотой 32 м ежесекундно падает
3,5 м3 воды. Какое количество энергии можно получить в
час от этого водопада? Какое количество каменного угля
надо сжигать каждый час, чтобы получить то же самое
количество энергии?
V
Испарение. Поглощение энергии при испарении
жидкости и выделение ее при конденсации пара.
Кипение. Удельная теплота парообразования
и конденсации _____________________________
857. Температура воды в открытом сосуде, находящемся в комнате, всегда немного ниже температуры воздуха
в комнате. Почему?
858. Почему температура жидкости при испарении понижается?
859. В Москве колебание температура кипения воды
составляет 2,5 °С (от 98,5 °С до 101 °С). Чем можно объяснить такую разницу?
94
860. Выполняется ли закон сохранения энергии при
испарении? при кипении?
861. Если смочить руку эфиром, вы ощутите холод.
Почему?
862. Почему суп скорее остынет, если на него дуть?
863. Отличается ли температура воды в кипящей кастрюле и температура пара кипящей воды?
864. Почему кипящая вода перестает кипеть, как
только ее снимают с огня?
865. Удельная теплота конденсации спирта равна
900 кДж/кг. Что это означает?
866. Сравните внутреннюю энергию 1 кг водяного пара
при 100 °С и 1 кг воды при 100 °С. Что больше? На
сколько? Почему?
867. Какое количество теплоты требуется для испарения 1 кг воды при температуре кипения? 1 кг эфира?
868. Какое количество теплоты требуется для обращения в пар 0,15 кг воды при 100 °С?
869. Что требует большего количества теплоты и на
сколько: нагрев 1 кг воды от 0 °С до 100 °С или испарение 1 кг воды при температуре 100 °С?
870. Какое количество теплоты требуется для обращения в пар воды массой 0,2 кг при температуре 100 °С?
871. Какое количество энергии выделится при охлаждении воды массой 4 кг от 100 °С до 0 °С?
872. Какое количество энергии необходимо, чтобы 5 л
воды при 0 °С довести до кипения и затем ее всю испарить?
873. Какое количество энергии выделит 1 кг пара при
100 °С, если его обратить в воду и затем охладить полученную воду до 0 °С?
874. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы воду массой 7 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и затем полностью ее испарить?
875. Какое количество энергии надо затратить, чтобы
1 кг воды при температуре 20 °С обратить в пар при температуре 100 °С?
95
876. Определите количество теплоты, потребное для
превращения 1 кг воды, взятой при О °С, в пар при
100 °С.
877. Сколько теплоты выделится при конденсации
100 г водяного пара, имеющего температуру 100 °С, и
при охлаждении полученной воды до 20 °С?
878. Удельная теплота парообразования у воды больше, чем у эфира. Почему же эфир, если им смочить руку,
сильнее охлаждает ее, чем вода в таких случаях?
879. В сосуд, содержащий 30 кг воды при 0 °С, вводится 1,85 кг водяного пара, имеющего температуру 100 °С,
вследствие чего температура воды становится равной
37 °С. Найдите удельную теплоту парообразования воды.
880. Какое количество теплоты необходимо, чтобы
превратить 1 кг льда при 0 °С в пар при 100 °С?
881. Какое количество теплоты необходимо для того,
чтобы 5 кг льда при -1 0 °С обратить в пар при 100 °С и
затем нагреть пар до 150 °С при нормальном давлении?
Удельная теплоемкость водяного пара при постоянном
давлении равна 2,05 кДж/(кг. °С).
882. Сколько килограммов каменного угля надо сжечь
для того, чтобы превратить в пар 100 кг льда, взятого
при 0 °С? Коэффициент полезного действия топки 70%.
Удельная теплота сгорания угля 29,3 МДж/кг.
883. Английский ученый Блек для определения удельной теплоты парообразования воды брал определенное количество воды при 0 °С и нагревал ее до кипения. Дальше
он продолжал нагревать воду до ее полного испарения.
При этом Блек заметил, что для выкипания всей воды
требовалось времени в 5,33 раза больше, чем для нагрева
такой же массы воды от 0 °С до 100 °С. Чему равна, по
опытам Блека, удельная теплота парообразования?
884. Какое количество пара при температуре 100 °С
требуется обратить в воду, чтобы нагреть железный радиатор массой 10 кг от 10 °С до 90 °С?
885. Какое количество теплоты требуется, чтобы лед
массой 2 кг, взятый при температуре -1 0 °С, обратить в
пар при 100 °С?
96
886. Пробирка с эфиром погружена в стакан с водой,
охлажденной до О °С. Продувая через эфир воздух, испаряют эфир, вследствие чего на пробирке образуется ледяная корка. Определите, сколько получилось льда при испарении 125 г эфира (удельная теплота парообразования
эфира 356 кДж/кг).
887. Змеевик полностью вмерз в лед. Через змеевик
проходит, охлаждаясь и конденсируясь, 2 кг пара, причем вода из змеевика выходит при температуре О °С. Какое количество льда можно расплавить таким образом?
888. В калориметр налито 57,4 г воды при 12 °С. В воду пущен пар при 100 °С. Через некоторое время количество воды в калориметре увеличилось на 1,3 г, а температура воды поднялась до 24,8 °С. Для нагрева пустого
калориметра на 1 °С требуется 18,27 Дж теплоты. Найдите удельную теплоту парообразования воды.
889. Вода массой 20 кг при температуре 15 °С превращается в пар при температуре 100 °С. Какое количество
бензина необходимо для этого процесса сжечь в нагревателе, если КПД нагревателя 30% ?
890. Из воды, взятой при 10 °С, надо получить 15 кг
водяного пара при 100 °С. Сколько для этого надо сжечь
каменного угля, если КПД нагревателя 20% ?
891. На примусе в медном чайнике массой 0,2 кг вскипятили воду массой 1 кг, взятую при температуре 20 °С.
В процессе кипячения 50 г воды выкипело. Сколько в
примусе сгорело бензина, если КПД примуса 30% ?
Влажность воздуха
892. Почему иногда за самолетом, летящим на большой высоте, образуется след белого цвета (инверсионный
след)?
893. Определите абсолютную влажность воздуха в кладовке объемом 10 м3, если в нем содержится водяной пар
массой 0,12 кг.
4 № 6470 97
894. Через фильтр с сорбентом, поглощающим водяной
пар, пропущено 5 л воздуха, после чего масса фильтра увеличилась на 120 мг. Какова абсолютная влажность воздуха?
895. Абсолютная влажность воздуха равна 10 г/м 3.
Найти относительную влажность при температуре: 12 °С,
18 °С и 24 °С.
896. Относительная влажность в комнате f = 60%,
температура 16 °С. До какой температуры надо охладить
блестящий металлический предмет, чтобы на его поверхности появилась роса?
897. Сухой термометр показывает 20 °С, а смоченный
15,5 °С. Найти относительную влажность воздуха.
898. При температуре 10 °С относительная влажность
воздуха равна 80%. Как изменится относительная влажность, если повысить температуру до 20 °С?
899. Сосуд содержит воздух при t = 15 °С; относительная влажность воздуха f = 63%. Когда воздух был осушен хлористым кальцием, вес сосуда уменьшился на
3,243 г. Определить объем сосуда.
900. Чему равна относительная влажность воздуха в
классе, если температура в помещении 20 °С и абсолютная влажность воздуха равна 10 г/м 3?
901. Какова абсолютная влажность воздуха при температуре 15 °С, если относительная влажность воздуха равна 80%.
902. Найдите относительную влажность воздуха при
температуре 10 °С, если давление паров воды в воздухе
равно 0,9 кПа.
903. Давление водяного пара в воздухе равно 0,96 кПа,
относительная влажность 60%. Чему равно давление насыщенного водяного пара при этой же температуре?
904.ш Р аб о та газа и пара при расширении.
Двигатель внутреннего сгорания.
I Паровая турбина. КПД теплового двигателя
907. Газ, расширяясь, охлаждается. Почему?
908. Когда внутренняя энергия газа в цилиндре двигателя внутреннего сгорания больше: после проскакивания
искры или к концу рабочего хода?
909. Какое количество теплоты выделилось при торможении до полной остановки грузовика массой 6,27 т,
вначале ехавшего со скоростью 57,6 км/ч?
910. Какая работа совершена внешними силами при
обработке железной заготовки массой 300 г, если она нагрелась на 200 °С?
911. На токарном станке обтачивается деталь со скоростью 1,5 м /с. Сила сопротивления равна 8370 Н. Какое
количество теплоты выделится в данном процессе за пять
минут?
912. Считая, что вся энергия идет на полезную работу,
найдите, какое количество энергии в час необходимо тепловому двигателю мощностью 735 Вт?
913. Приняв, что вся тепловая энергия угля обращается в полезную работу, рассчитайте, какого количества
каменного угля в час достаточно для машины мощностью
733 Вт?
914. Нагреватель за некоторое время отдает тепловому
двигателю количество теплоты, равное 150 кДж, а холодильник за это же время получает от теплового двигателя
количество теплоты, равное 100 кДж. Определите полезную работу двигателя за это время.
915. Нагреватель за некоторое время отдает тепловому
двигателю количество теплоты, равное 120 кДж. Тепловой двигатель совершает при этом полезную работу
30 кДж. Определите КПД теплового двигателя.
916. Тепловой двигатель получает от нагревателя количество теплоты, равное 600 кДж. Какую полезную работу
совершит тепловой двигатель, если его КПД равен 30% ?
99
917. Нагреватель отдает тепловому двигателю за
30 мин количество теплоты, равное 460 МДж, а тепловой
двигатель отдает количество теплоты, равное 280 МДж.
Определите полезную мощность двигателя.
918. Паровой молот мощностью 367 кВт получает от
нагревателя в час количество теплоты, равное 6720 МДж.
Какое количество теплоты в час получает холодильник?
919. Нагреватель отдает тепловому двигателю количество теплоты, равное 20 кДж. За то же время тепловой
двигатель отдает холодильнику количество теплоты, равное 15 кДж. Найдите работу, совершенную тепловым
двигателем, и его КПД.
920. Какое количество теплоты получил тепловой двигатель за 1 ч, если его полезная мощность равна 2 кВт,
а КПД равен 12% ?
921. Полезная мощность механизма 800 Вт, КПД равен
12%. Какое количество теплоты получает механизм в час?
922. Мопед, едущий со скоростью 20 км/ч, за 100 км
пути расходует 1 кг бензина. КПД его двигателя равен
22%. Какова полезная мощность двигателя?
923. Определите КПД двигателя внутреннего сгорания
мощностью 36,6 кВт, который сжигает в течение одного
часа 10 кг нефти.
924. Каков КПД мотора мощностью 3660 Вт, который
за час расходует 1,5 кг бензина?
925. Мощность паровой машины 366,5 кВт, КПД равен
20%. Сколько сгорает каменного угля в топке паровой
машины за час?
926. Сколько бензина расходует в час мотор мощностью 18 300 Вт с КПД 30% ?
927. Сколько надо в час бензина для двигателя мощностью 29,4 кВт, если коэффициент полезного действия
двигателя 33% ?
928. Паровая машина мощностью 220 кВт имеет КПД
15%. Сколько каменного угля сгорает в ее топке за 8 ч?
929. Нагреватель за час отдает тепловому двигателю
количество теплоты, равное 25,2 МДж. Каков КПД двигателя, если его мощность 1,47 кВт?
100
930. Современные паровые механизмы расходуют
12,57 МДж в час на 735 Вт. Вычислите КПД таких механизмов.
931. Нагреватель в течение часа отдает паровому молоту на каждые 735 Вт его механической мощности количество теплоты, равное 21,4 МДж. Вычислите КПД молота и сравните его с КПД механизмов из предыдущей
задачи.
932. Тепловой двигатель мощностью 1500 кВт имеет
КПД 30%. Определите количество теплоты, получаемое
двигателем в течение часа.
933. Какое количество теплоты получает в течение часа двигатель Дизеля мощностью 147 кВт и с КПД, равным 34% ?
934. Тепловой двигатель мощностью 1 кВт имеет КПД
25%. Какое количество теплоты в час он получает?
935. Сколько каменного угля в час расходуется тепловым двигателем с КПД, равным 30% , и мощностью
750 Вт?
936. Мощность двигателей океанского лайнера
29,4 МВт, а их КПД равен 25%. Какое количество нефти
израсходует лайнер за 5 суток?
937. Бензиновый двигатель мощностью 3660 Вт имеет
КПД, равный 30%. На сколько времени работы хватит
стакана (200 г) бензина для этого двигателя?
938. Мощность дизельного двигателя 367 кВт, КПД
30%. На сколько суток непрерывной работы хватит запаса нефти 60 т такому двигателю?
Задачи по термодинамике с подробными решениями
Задачи по термодинамике с решениями
Изменение внутренней энергии при теплообмене. Теплота сгорания топлива.
5.1.1 Тело нагрелось на 5 К, поглотив 10 кДж теплоты. Чему равна его теплоемкость?
5.1.2 На сколько градусов нагреется вода массой 0,5 кг, если ей сообщить 16,8 кДж тепла?
5.1.3 Сколько тепла выделится при сгорании 2 кг бензина?
5.1.4 На сколько увеличилась внутренняя энергия 1 кг воды при нагревании её на 2 К?
5.1.5 Сколько тепла было передано льдинке массой 50 г, если она нагрелась на 3 К?
5.1.6 Какая установится температура воды после смешивания 39 л воды при 20 C и 21 л при 60 C?
5.1.7 Железный стержень массой 5 кг, нагретый до 550 C, опускается в воду. Сколько теплоты
5.1.8 Сколько литров воды при 100 C нужно добавить к воде при 20 C, чтобы получить
5.1.9 В стакане было 50 г воды при температуре 20 C. В него долили 100 г воды при температуре
5.1.10 Реактивный самолет пролетает с постоянной скоростью 250 м/с путь 1800 км, затрачивая
5.1.11 Гусеничный трактор развивает номинальную мощность 60 кВт и при этой мощности
5.1.12 В стакане имеется 250 г воды при температуре 80 C. На сколько понизится температура
5.1.13 Воду массой 4,65 кг, взятую при температуре 286 К, нагревают до 308 К погружением куска
5.1.14 Определить удельную теплоемкость трансформаторного масла, если для нагревания 5 т
5.1.15 Тепловая нагрузка горелки водонагревателя равна 25 МДж/ч, вместимость бака 80 л
5.1.16 В электрическом чайнике мощностью 800 Вт можно вскипятить 1,6 л воды, имеющей
5.1.17 Для закалки стальную деталь, нагретую до 1073 К, массой 0,5 кг опустили в воду массой 10 кг
5.1.18 Мощность, развиваемая двигателем самолета на скорости 900 км/ч, равна 3 МВт. При этом
5.1.19 Определите расход бензина автомобилем на 1 км пути при скорости 72 км/ч. Мощность
5.1.20 Горячее тело, температура которого 70 C, приведено в соприкосновение с холодным телом
5.1.21 Для экономии энергии стальной бак массой 4 кг заменили стальной сеткой массой 1,5 кг
5.1.22 Смешали 24 кг цемента при температуре 5 C с 30 л воды при температуре 35 C. Определить
5.1.23 Для приготовления ванны необходимо смешать холодную воду при 11 C и горячую
5.1.24 Автомобиль расходует 5,67 кг бензина на 50 км пути. Определить мощность, развиваемую
5.1.25 Алюминиевый сосуд содержит 118 г воды при температуре 20 C. Кусок железа массой
5.1.26 Автомобиль, движущийся со средней скоростью 72 км/ч, развивает силу тяги 2500 Н
5.1.27 Определить КПД нагревателя, расходующего 80 г керосина на нагревание 3 л воды
5.1.28 На спиртовке нагревали воду массой 100 г от 16 до 71 C. При этом был сожжен спирт массой
5.1.29 Медное тело, нагретое до 100 C, опущено в воду, масса которой равна массе тела
5.1.30 На сколько километров пути хватит 40 л бензина автомобилю, движущемуся со скоростью
5.1.31 В ванне находится 400 л воды при температуре 30 C. Из крана вытекает горячая вода
5.1.32 Чтобы нагреть 1,8 кг воды от 18 C до кипения на горелке с КПД 25%, потребовалось
5.1.33 У какого из тел теплоемкость больше и во сколько раз: у куска свинца массой 1 кг или
5.1.34 Для определения удельной теплоёмкости 0,15 кг вещества, взятого при температуре 100 C
5.1.35 Сколько керосина необходимо сжечь, чтобы 50 л воды нагреть от 20 C до кипения? КПД
5.1.36 На зажженную спиртовку с КПД 60% поставили сосуд с 500 г воды при 20 C. Через какое
5.1.37 Какое количество керосина потребовалось бы сжечь, чтобы вывести спутник массой
5.1.38 Какую массу керосина потребовалось бы сжечь, чтобы вывести спутник массой 1000 кг
5.1.39 В стеклянный сосуд массой 120 г, имеющий температуру 20 C, налили горячую воду
5.1.40 В батарею водяного отопления вода поступает при 80 C по трубе площадью поперечного
5.1.41 Газовая нагревательная колонка потребляет 1,8 м3 метана (Ch5) в час. Найти температуру
5.1.42 Какую массу керосина нужно сжечь, чтобы вывести спутник массой 1000 кг на круговую
5.1.43 Некоторая установка, выделяющая мощность 30 кВт, охлаждается проточной водой
5.1.44 Теплоизолированный сосуд разделен на две части перегородкой, не проводящей тепла
5.1.45 Ванну емкостью 100 литров необходимо заполнить водой, имеющей температуру 30 C
5.1.46 В калориметр налили 500 г воды, имеющей температуру 40 C, и положили кусок льда
5.1.47 В сосуд, содержащий 1 кг льда при температуре 0 C, влили 330 г воды при температуре 50 C
5.1.48 Слой льда толщиной 4,2 см имеет температуру 0 C. Какова минимальная толщина слоя воды
5.1.49 В калориметр, содержащий 100 г льда при температуре 0 C, налили 150 г воды, имеющей
Фазовые переходы
5.2.1 Сколько требуется энергии для испарения 4 кг воды, взятой при температуре кипения?
5.2.2 Из 450 г водяного пара с температурой 373 К образовалась вода. Сколько теплоты
5.2.3 Сколько тепла выделится при конденсации 10 г пара и охлаждении получившейся воды
5.2.4 Монету из вещества с плотностью 9000 кг/м3 и удельной теплоёмкостью 0,22 кДж/(кг*К)
5.2.5 На сколько возрастёт потенциальная энергия взаимодействия между молекулами
5.2.6 Кусок свинца массой 1,6 кг расплавился наполовину при сообщении ему количества
5.2.7 В теплоизолированном сосуде находится вода при 273 К. Выкачивая из сосуда воздух
5.2.8 На нагревание 5 кг воды от 303 К до кипения и на обращение в пар при температуре
5.2.9 Сколько было затрачено бензина в нагревателе с КПД 32%, если с его помощью 4 кг воды
5.2.10 При охлаждении 40 кг жидкого олова, взятого при температуре плавления 505 К
5.2.11 Нагретый алюминиевый куб положили на лёд, и он полностью погрузился в лёд. До какой
5.2.12 Водяной пар массой 200 кг при температуре 100 C пропустили через воду при температуре
5.2.13 Комок мокрого снега массой 0,3 кг поместили в 1,2 л воды при температуре 21 C. После того
5.2.14 В калориметре находится 1 кг льда при -40 C. В него впускают 1 кг пара при 120 C
5.2.15 Под невесомым поршнем в цилиндре находится 1 кг воды при температуре 0 C. В воду
5.2.16 Сколько энергии нужно затратить, чтобы 6 кг льда при -20 C обратить в пар
5.2.17 В сосуд, содержащий 10 кг льда при 0 C, влили 3 кг воды при 90 C. Какая установится
5.2.18 В теплоизолированный сосуд малой теплоёмкости налили 0,4 кг воды при 293 К и положили
5.2.19 В холодильник, потребляющий мощность 200 Вт, поместили воду массой 2 кг
5.2.20 Через воду, имеющую температуру 10 C, пропускают водяной пар при 100 C. Сколько
5.2.21 Струя стоградусного водяного пара направляется на кусок льда массой 10 кг
5.2.22 В 5 кг воды, температура которой 288 К, опущен 1 кг льда с температурой 270 К. Какая
5.2.23 В литр воды при 20 C бросили комок мокрого снега массой 250 г. Когда весь снег растаял
5.2.24 Колба, теплоемкостью которой можно пренебречь, содержит 600 г воды при 80 C
5.2.25 На электрической плитке мощностью 600 Вт находится чайник с двумя литрами воды
5.2.26 В условиях Севера пресную воду получают из снега. Сколько дров нужно израсходовать
5.2.27 Тающий лёд массой 0,5 кг погрузили в калориметр с 0,3 кг воды при температуре 80 C
5.2.28 При замораживании некоторого вещества в холодильнике потребовалось 4 мин для того
5.2.29 В ведре находится смесь воды со льдом массой m=10 кг. Ведро внесли в комнату
5.2.30 В сосуд с водой объемом 0,25 л при 20 C поместили 50 г расплавленного свинца
5.2.31 В сосуд, содержащий 2,3 кг воды при 20 C, бросают кусок стали, который передаёт воде
5.2.32 Калориметр содержит 250 г воды при температуре 15 C. В воду бросили 20 г мокрого
5.2.33 В калориметр теплоёмкостью 1254 Дж/К бросили 30 г мокрого снега
5.2.34 Сосуд, содержащий воду, внесли в теплую комнату, причем за 15 мин температура
5.2.35 Алюминиевый чайник массой 0,4 кг, в котором находится 2 кг воды при 10 C
5.2.36 В латунный калориметр массы 0,3 кг , содержащий 1 кг воды при 18 C, опускается
5.2.37 В калориметр, содержащий 1,5 кг воды при 20 C, положили 1 кг льда, имеющего
5.2.38 В сосуд с водой объемом 0,25 л при 20 C поместили 50 г расплавленного свинца
Изменение внутренней энергии тела при совершении работы
5.3.1 Стальной шар падает с высоты 15 м. При ударе о землю вся накопленная им энергия
5.3.2 Многократное перегибание алюминиевой проволоки массой 2 г нагревает её на 40 C
5.3.3 На сколько температура воды у основания водопада с высотой 20 м больше
5.3.4 С какой скоростью должна лететь свинцовая пуля, чтобы при ударе о препятствие
5.3.5 При трении двух тел, теплоёмкости которых по 800 Дж/К, температура через 1 мин
5.3.6 Найти высоту, на которой потенциальная энергия груза массой 1000 кг равна количеству
5.3.7 Чему равна высота водопада, если температура воды у его основания на 0,05 C больше
5.3.8 С какой высоты упал свинцовый шар, если при падении изменение его температуры
5.3.9 Две одинаковых льдинки летят навстречу друг другу с одинаковыми скоростями
5.3.10 Вода падает с высоты 60 м. На сколько температура воды внизу водопада выше
5.3.11 С какой скоростью должна лететь льдинка при 0 C, чтобы при резком торможении
5.3.12 Снежок, летящий со скоростью 20 м/с, ударяется в стену. Какая часть его расплавится
5.3.13 Стальной шар, падая свободно, достиг скорости 41 м/с и, ударившись о землю
5.3.14 Свинцовая пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 100 м/с, попадает
5.3.15 Свинцовая пуля, летящая со скоростью 430 м/с, пробивает стену, причем скорость
5.3.16 При выстреле вертикально вверх свинцовая пуля ударилась о неупругое тело
5.3.17 Свинцовая пуля пробивает доску, при этом её скорость падает с 400 до 200 м/с
5.3.18 Свинцовая пуля, летящая горизонтально со скоростью 500 м/с, пробивает
5.3.19 С какой скоростью должна лететь свинцовая пуля, чтобы расплавиться при ударе
5.3.20 Железный метеорит влетает в атмосферу Земли со скоростью 1,5·103 м/с
5.3.21 Сани массы 300 кг равномерно движутся по горизонтальной снежной поверхности
5.3.22 Найти работу газа, совершенную в процессе 1-2-3
5.3.23 Найти работу газа в процессе 1-2-3
5.3.24 Найти работу газа в процессе 1-2
5.3.25 Укажите, в каком из случаев работу внешних сил по изменению состояния идеального газа
Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении объема.
5.4.1 Какова температура одноатомного идеального газа, если известно, что внутренняя энергия
5.4.2 На сколько увеличится внутренняя энергия 1,5 моль гелия при нагревании на 40 К?
5.4.3 Газ, занимающий объем 6,6 л, расширяется при постоянном давлении 515 кПа
5.4.4 При сжатии газа внешними силами была совершена работа 12 кДж. Какую работу
5.4.5 Газ, занимающий объем 460 л при температуре 280 К, нагрели до 295 К. Найти работу
5.4.6 Углекислый газ массой 220 г имеет температуру 290 К. Определить работу газа
5.4.7 Определить работу, которую совершает газ при изобарном нагревании на 50 C, если он
5.4.8 Газ был нагрет изобарно от 285 до 360 К. Какую работу совершил при этом газ
5.4.9 160 г гелия нагревают от 50 до 60 C. Найти работу газа при постоянном давлении
5.4.10 Рассчитайте внутреннюю энергию одноатомного идеального газа в количестве 3 моль
5.4.11 Какую работу совершил гелий массой 40 г при его изобарном нагревании на 20 К?
5.4.12 На сколько изменится внутренняя энергия восьми молей идеального одноатомного газа
5.4.13 Вычислить работу, которую совершают 2 моля идеального газа при изобарном
5.4.14 Каково давление одноатомного газа, занимающего объем 2 л, если его внутренняя
5.4.15 На сколько изменится давление идеального одноатомного газа, если его внутреннюю
5.4.16 Во сколько раз изменится внутренняя энергия идеального газа, если его давление
5.4.17 Внутренняя энергия одноатомного газа массой m при температуре T равна U
5.4.18 На сколько градусов надо нагреть газ, чтобы его объем увеличился вдвое по сравнению
5.4.19 Какая масса водорода находится в цилиндре под поршнем, если при изобарном
5.4.20 Один моль газа, имевший начальную температуру 300 К, изобарно расширился
5.4.21 Какую работу совершил водород массой 3 г при изобарном нагревании на 100 К?
5.4.22 19 м3 воздуха имеют температуру 50 C. Какую работу совершит воздух, расширяясь
5.4.23 В координатах давление-объем график процесса в идеальном одноатомном газе имеет
5.4.24 Объем 120 г кислорода при изобарном нагревании увеличился в два раза. Определите
5.4.25 В цилиндре под тяжелым поршнем находится 20 г углекислого газа. Газ нагревается
5.4.26 На диаграмме T (температура) – V (объем) график процесса представляет собой прямую
5.4.27 Над идеальным газом проводят два замкнутых процесса. Какое соотношение
5.4.28 Некоторая масса газа, занимающего объем 0,01 м3, находится при давлении 0,1 МПа
5.4.29 Кислород массой 0,3 кг при температуре 320 К охладили изохорно так, что его давление
5.4.30 Некоторое количество газа нагревается от температуры 300 до 400 К. При этом объем газа
5.4.31 Газ изобарно увеличился в объеме в три раза при давлении 3000 кПа. Определить
5.4.32 В цилиндре находится газ, удерживаемый в объеме 1 м3 силой тяжести поршня и силой
5.4.33 Газообразный водород массой 1 кг при начальной температуре 300 К охлаждают
5.4.34 Определите работу, совершаемую одним молем газа за цикл, если
5.4.35 В сосуде объемом 2 л находится гелий при давлении 100 кПа и температуре 200 К
5.4.36 Два одинаковых сосуда, содержащих одинаковое число молекул азота, соединены
5.4.37 Два сосуда, содержащие одинаковое количество атомов гелия, соединены краном
5.4.38 Два одинаковых сосуда, содержащие одинаковое число молекул азота, соединены
5.4.39 Два теплоизолированных сосуда соединены трубкой с закрытым краном. В первом
Первый закон термодинамики. Тепловой двигатель
5.5.1 Газ при изотермическом расширении получил 10 кДж теплоты. Чему равна
5.5.2 Какое количество теплоты получил гелий массой 1,6 г при изохорном нагревании
5.5.3 В адиабатическом процессе газ совершил работу 50 кДж. Чему равно приращение
5.5.4 Сколько тепла получил газ, если известно, что для его сжатия была совершена работа
5.5.5 При адиабатном расширении внутренняя энергия газа уменьшилась на 120 Дж. Какую
5.5.6 При изохорном нагревании 10 г неона его температура увеличилась на 205 К
5.5.7 Какое количество теплоты сообщили гелию массой 640 г при изобарном нагревании
5.5.8 Определить, какое количество теплоты надо сообщить неону массой 400 г, чтобы
5.5.9 Какой процесс произошёл при сжатии идеального газа, если работа, совершаемая
5.5.10 При постоянном давлении 5 молям одноатомного газа сообщили теплоту 10 кДж
5.5.11 В закрытом сосуде объемом 2,5 л находится гелий при температуре 17 C и давлении
5.5.12 Один моль идеального газа, находящегося при температуре T0, нагревают. Какое
5.5.13 Закрытый баллон емкостью 50 л содержит аргон под давлением 200 кПа. Каким
5.5.14 Криптон массой 1 г был нагрет на 100 К при постоянном давлении. Какое количество
5.5.15 При изобарном расширении газа на 0,5 м3 ему было передано 0,26 МДж теплоты
5.5.16 В изотермическом процессе газ совершил работу 2 кДж. На сколько увеличится
5.5.17 Какой график соответствует процессу, в котором температура газа изменяется только
5.5.18 Количество теплоты, передаваемое газу, одинаково. В каком газовом процессе нагрев
5.5.19 Сколько молей одноатомного газа нагрели на 10 К, если количество подведенной
5.5.20 Один моль одноатомного идеального газа нагревается при постоянном объеме
5.5.21 При нагревании 1 кг неизвестного газа на 1 К при постоянном давлении требуется
5.5.22 При изобарном расширении 40 г гелия его объем увеличили в два раза. Начальная
5.5.23 Идеальный одноатомный газ в количестве 5 моль сначала охлаждают
5.5.24 Один моль идеального одноатомного газа находится при нормальных условиях. Какое
5.5.25 При расширении одноатомного газа от 0,2 до 0,5 м3 его давление росло линейно
5.5.26 Двигатель Дизеля, КПД которого равен 35%, за некоторое время выбросил в атмосферу
5.5.27 Коэффициент полезного действия тепловой машины 20%. Какую работу совершает
5.5.28 Определить коэффициент полезного действия теплового двигателя, если температура
5.5.29 Идеальная тепловая машина совершает за цикл работу 1 кДж и отдаёт холодильнику
5.5.30 В идеальной тепловой машине температура нагревателя в три раза выше температуры
5.5.31 Во сколько раз максимально возможный КПД газовой турбины больше максимально
5.5.32 Идеальная тепловая машина совершает работу 200 Дж, при этом холодильнику
5.5.33 Каков КПД идеальной паровой турбины, если пар поступает в турбину при температуре
5.5.34 КПД тепловой машины равен 15%. Какое количество теплоты передано от нагревателя
5.5.35 В результате циклического процесса газ совершил работу 100 Дж и передал
5.5.36 Тепловая машина работает по циклу Карно. Температура нагревателя 400 C
5.5.37 Газ в идеальной тепловой машине 70% теплоты, полученной от нагревателя
5.5.38 Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, получает от нагревателя
5.5.39 В идеальной тепловой машине за счёт каждого килоджоуля теплоты, получаемой
5.5.40 Двигатель работает по циклу Карно. Во сколько раз изменится его КПД, если при
5.5.41 Тепловой двигатель работает по циклу Карно. Количество теплоты, отдаваемое
5.5.42 Тепловая машина имеет максимальный КПД 35%. Определить температуру нагревателя
5.5.43 Коэффициент полезного действия тепловой машины равен 25%. В результате её
5.5.44 Тепловая машина с максимально возможным КПД имеет в качестве нагревателя
5.5.45 Один моль одноатомного газа совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар
5.5.46 Над одним молем идеального газа совершают цикл, показанный на рисунке
5.5.47 В некотором процессе внутренняя энергия газа уменьшилась на 300 Дж, а газ
5.5.48 При изобарном расширении гелия совершена работа, равная 500 Дж. Какое
5.5.49 Если в некотором процессе газу сообщено 900 Дж теплоты, а газ при этом совершил
5.5.50 В каком из представленных на рисунке процессов AB, протекающих в данной массе газа
5.5.51 Два моля идеального газа совершают замкнутый цикл, изображенный на рисунке
5.5.52 В некотором процессе газу сообщено 800 Дж теплоты, а его внутренняя энергия
5.5.53 В некотором процессе газу сообщено 900 Дж теплоты, а его внутренняя энергия
5.5.54 На p-V диаграмме изображен цикл, проводимый с одноатомным идеальным газом
5.5.55 В идеальном тепловом двигателе за счёт каждого килоджоуля энергии, полученной
5.5.56 Холодильник идеального теплового двигателя имеет температуру 27 C. Как изменится
5.5.57 Холодильник идеального теплового двигателя имеет температуру 27 C. Как изменится
5.5.58 Идеальный тепловой двигатель совершает за один цикл работу 30 кДж
5.5.59 Температура нагревателя идеального теплового двигателя равна 327 C, а температура
( 35 оценок, среднее 4.54 из 5 )
Вы можете поделиться с помощью этих кнопок:
| 2794. Объясните назначение стеклянных рам в парниках. |
| 2795. Почему вода в открытых водоемах нагревается нечными лучами медленнее, чем суша? |
| 2796. Почему горячая вода, оставленная в термосе, со временем охлаждается? |
| 2797. Можно ли термос временно использовать для хранения мороженого? |
| 2798. Пусть в трех мензурках температура воды повысилась на один градус (см. рис. 9). Одинаковое ли количество теплоты получила вода в мензурках? В какой — наибольшее; в какой — наименьшее? Объясните почему. |
| 2799. Почему нельзя вскипятить ведро воды на спиртовке? |
| 2800. В одинаковые сосуды с равными массами и равной температурой воды погрузили свинцовый и оловянный шары, у которых одинаковые массы и температуры. Температура воды в сосуде с оловянным шаром повысилась больше, чем в другом сосуде. У какого металла — свинца или олова — удельная теплоемкость больше? Одинаково ли изменилась внутренняя энергия воды в сосудах? Одинаковое ли количество теплоты передали шары воде и сосудам? |
| 2801. Если прогретые в кипящей воде цилиндры из свинца, олова и стали массой 1 кг поставить на лед, то они охладятся и часть льда под ними растает. Как изменится внутренняя энергия цилиндров? Под каким из цилиндров растает больше льда, под каким — меньше? Какая из лунок (рис. 263) образовалась под свинцовым цилиндром, какая — под стальным? |
| 2802. Минеральное масло и стальная деталь имеют равные массы. Для закалки стали горячую деталь погрузили в масло. При этом температура масла изменилась меньше, чем температура детали. Какое вещество имеет большую удельную теплоемкость: сталь или масло? Ответ обоснуйте. |
| 2803. Кубики, изготовленные из меди, стали и алюминия, массами 1 кг каждый охлаждают на 1 °С. На сколько джоулей и как меняется внутренняя энергия каждого кубика? |
| 2804. На что больше расходуется энергии: на нагревание чугунного горшка или воды, налитой в него, если их массы одинаковы? |
| 2805. Алюминиевую и серебряную ложки одинаковой массы и температуры опустили в кипяток. Равное ли количество теплоты получат они от воды? |
| 2806. Стальную деталь для закалки и медную заклепку равной массы для отжига нагрели до одинаковой температуры, а затем погрузили в воду. Одинаковое ли количество теплоты получила вода при охлаждении этих тел? |
| 2807. Термос вместимостью 3 л заполнили кипятком. Через сутки температура воды в нем понизилась до 77 °С. Определите, на сколько изменилась внутренняя энергия воды. |
| 2808. В алюминиевом чайнике нагревали воду и, пренебрегая потерями количества теплоты в окружающее пространство, построили графики зависимости количества теплоты, полученной чайником и водой, от времени нагревания. Какой график построен для воды, а какой — для чайника (рис. 264)? |
| 2809. На одинаковых горелках нагревались вода, медь и железо равной массы. Укажите, какой график (рис. 265) построен для воды, какой — для меди и какой — для железа. (При построении графика потери некоторого количества теплоты в окружающее пространство не учитывались.) |
| 2810. Для изменения температуры нафталина, никеля и фарфора массой 1 кг на 1 °С соответственно требуется 130, 460 и 750 Дж энергии. Чему равна удельная теплоемкость этих веществ? |
| 2811. Для нагревания на 1 °С молока и тел из золота, бронзы, никеля, глицерина массами по 2 кг каждое соответственно расходуется 260, 760, 920, 4800 и 7800 Дж энергии. Чему равна удельная теплоемкость этих веществ? |
| 2812. Нагретый камень массой 5 кг, охлаждаясь в воде на 1 °С, передает ей 2,1 кДж энергии. Чему равна удельная теплоемкость камня? |
| 2813. Определите (устно), какое количество теплоты потребуется для изменения температуры алюминия на 1 °С; свинца на 2 °С; олова на 2 °С; платины на 3 °С; серебра на 3 еС, если масса каждого вещества 1 кг. |
| 2814. Какое количество теплоты потребуется для нагревания на 1 °С воды объемом 0,5 л; олова массой 500 г; серебра объемом 2 см3; стали объемом 0,5 м3; латуни массой 0,2 т? |
| 2815. Стальная деталь массой 20 кг при обработке на токарном станке нагрелась на 50 °С. На сколько джоулей увеличилась внутренняя энергия детали? |
| 2816. Стальное сверло массой 10 г при работе нагрелось от 15 до 115 °С. Сколько энергии израсходовано двигателем непроизводительно на нагревание сверла? |
| 2817. Перед горячей штамповкой латунную болванку массой 15 кг нагрели от 15 до 750 °С. Какое количество теплоты отдаст болванка окружающим телам при охлаждении до 15 °С? |
| 2818. Какое количество теплоты отдаст стакан кипятка (250 см3), остывая до температуры 14 °С? |
| 2819. Какое количество теплоты отдаст кирпичная печь массой 0,35 т, остывая с изменением температуры на 50 °С? |
| 2820. Какое количество теплоты выделилось при охлаждении чугунной болванки массой 32 кг, если ее температура изменилась от 1115 до 15 °С? |
| 2821. а) Воздух, заполняющий объем 0,5 л в цилиндре с легким поршнем, нагрели от 0 °С до 30 °С при постоянном атмосферном давлении. Какое количество теплоты получил воздух? б) В порожнем закрытом металлическом баке вместимостью 60 м3 под действием солнечного излучения воздух нагрелся от 0 до 20 °С. Как и на сколько изменилась внутренняя энергия воздуха в баке? (Удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме равна 720 Дж/кгв °С.) |
| 2822. Какое количество теплоты передаст окружающим телам кирпичная печь массой 1,5 т при охлаждении от 30 до 20 °С? |
| 2823. Какое количество теплоты получили алюминиевая кастрюля массой 200 г и находящаяся в ней вода объемом 1,5 л при нагревании от 20 °С до кипения при температуре 100 °с? |
| 2824. В алюминиевой кастрюле, масса которой 800 г, нагрели 5 л воды от 10 °С до кипения. Какое количество теплоты получили кастрюля и вода, если при нагревании атмосферное давление равнялось 760 мм рт. ст.? |
| 2825. В железный душевой бак, масса которого 65 кг, налили холодной колодезной воды объемом 200 л. В результате нагревания солнечным излучением температура воды повысилась от 4 до 29 °С. Какое количество теплоты получили бак и вода? |
| 2826. Рассчитайте, какое количество теплоты отдаст кирпичная печь, сложенная из 300 кирпичей, при остывании от 70 до 20 °С. Масса одного кирпича равна 5,0 кг. |
| 2827. Какое количество теплоты получила вода при нагревании от 15 до 25 °С в бассейне, длина которого 100 м, ширина 6 м и глубина 2 м? |
| 2828. Насколько изменится температура воды в стакане, если ей сообщить количество теплоты, равное 10 Дж? Вместимость стакана принять равной 200 см3. |
| 2829. Вычислите, на сколько градусов нужно повысить температуру куска свинца массой 100 г, чтобы внутренняя энергия его увеличилась на 280 Дж. |
| 2830. Подсчитано, что при охлаждении куска олова массой 20 г внутренняя энергия его уменьшилась на 1 кДж. По этим данным определите, на сколько градусов изменилась температура олова. |
| 2831. а) Мальчик вычислил, что при нагревании воды от 15 °С до кипения (при 100 °С) внутренняя энергия ее увеличится на 178, 5 кДж. Какова масса нагреваемой воды? б) Когда в бак умывальника с водой добавили еще 3 л воды при 100 °С и перемешали всю воду, то температура воды в баке стала равна 35 °С. Пренебрегая потерями теплоты на нагревание бака и окружающей среды, определите начальный объем воды в баке. |
| 2832. Определите удельную теплоемкость металла, если для изменения температуры от 20 до 24 °С у бруска массой 100 г, сделанного из этого металла, внутренняя энергия увеличивается на 152 Дж. |
| 2833. Экспериментом было установлено, что при изменении температуры куска металла массой 100 г от 20 до 40 °С внутренняя энергия его увеличилась на 280 Дж. Определите удельную теплоемкость этого металла. |
| 2834. Экспериментом установили, что при охлаждении куска олова массой 100 г до температуры 32 °С выделилось 5 кДж энергии. Определите температуру олова до охлаждения. |
| 2835. До какой температуры остынут 5 л кипятка, взятого при температуре 100 °С, отдав в окружающее пространство 1680 кДж энергии? |
| 2836. При охлаждении медного паяльника до 20 °С выделилось 30,4 кДж энергии. До какой температуры был нагрет паяльник, если его масса 200 г? |
| 2837. а) Было установлено, что при работе машины внутренняя энергия одной из алюминиевых деталей массой 2 кг повысилась на столько, на сколько увеличилась внутренняя энергия воды массой 800 г при нагревании ее от 0 до 100 °С. По этим данным определите, на сколько градусов повысилась температура детали. б) В ванну налили и смешали 50 л воды при температуре 15 °С и 30 л воды при температуре 75 °С. Вычислите, какой стала бы температура воды в ванне, если бы некоторая часть внутренней энергии горячей воды не расходовалась на нагревание ванны и окружающей среды. в) Пренебрегая потерями теплоты на нагревание ванны и иных тел окружающей среды, вычислите, какой стала бы температура воды в ванне, если в нее налить 6 ведер воды при температуре 10 °С и пять ведер воды при температуре 90 °С. (Вместимость ведра примите равной 10 л.) |
| 2838. На нагревание кирпича массой 4 кг на 63 °С затрачено такое же количество теплоты, как и на нагревание воды той же массы на 13,2 °С. Определите удельную теплоемкостькирпича. |
| 2839. Двигатель мощностью 75 Вт в течение 5 мин вращает лопасти винта внутри калориметра, в котором находится вода объемом 5 л. Вследствие трения о воду лопастей винта вода нагрелась. Считая, что вся энергия пошла на нагревание воды, определите, как изменилась ее температура. |
| 2840. Стальной боек (ударная часть пневматического молотка) массой 1,2 кг во время работы в течение 1,5 мин нагрелся на 20 °С. Полагая, что на нагревание бойка пошло 40% всей энергии молотка, определите произведенную работу и мощность, развиваемую при этом. |
| 2841. Какие дрова — березовые, сосновые или осиновые — при полном сгорании выделяют больше теплоты, если все они одинаково высушены и массы их равны? (Удельная теплота сгорания осины около 1,3 • 107 Дж/кг.) |
| 2842. Можно ли рассчитать, какое количество теплоты выделится при полком сгорании соснового полена? Если можно, то как это сделать, что необходимо знать? |
| 2843. Вычислите, сколько энергии выделится при полном сгорании древесного угля массой 15 кг; керосина массой 200 г. |
| 2844. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 5 кг; каменного угля массой 10 кг? |
| 2845. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 25 г; торфа массой 0,5 т; каменного угля массой 1,5 т? |
| 2846. Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих березовых дров объемом 5 м3? |
| 2847. Сколько теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом 0,25 м3; спирта объемом 0,00005 м3; бензина объемом 25 л; нефти объемом 250 л? |
| 2848. На сколько больше теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 2 кг, чем при сгорании сухих березовых дров той же массы? |
| 2849. Во сколько раз больше выделится теплоты при полном сгорании водорода масс«:й 1 кг, чем при полном сгорании сухих березовых дров той же массы? |
| 2850. Смешали бензин массой 2 кг и керосин массой 3 кг. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании полученного топлива? |
| 2851. Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива? |
| 2852. В печи сгорели сухие сосновые дрова объемом 0,01 м3 и торф массой 5 кг. Сколько теплоты выделилось в печи? |
| 2853. К зиме заготовили сухие сосновые дрова объемом 2 м3 и каменный уголь массой 1,5 т. Сколько теплоты выделится в печи при полном сгорании в ней заготовленного топлива? |
| 2854. а) При полном сгорании антрацита (твердое топливо) массой 10 кг выделяется 2,9 • 107 Дж энергии. Чему равна удельная теплота сгорания антрацита? б) В лифте высотного здания Московского университета студент поднялся со спортивным грузом (4 спортивных молота). На какую высоту был поднят груз, если его потенциальная энергия относительно пола первого этажа здания стала эквивалентна энергии, выделяемой при полном сгорании 1 г нефти? (Сведения о грузе см. в таблице 17.) |
| 2855. На какой высоте над поверхностью океана летела в самолете команда футболистов в то время, когда потенциальная энергия их футбольного мяча в самолете была эквивалентна количеству теплоты, которая выделяется при полном сгорании 1 г нефти? (О мяче см. таблицу 17.) |
| 2856. Сколько нужно сжечь каменного угля, чтобы выделилось 1,5 • 108 Дж энергии; 1,8 • 105 кДж энергии? |
| 2857. В топке котла парового двигателя сожгли торф массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф? (Удельную теплоту сгорания торфа принять равной 1,5 • 107 Дж/кг.) |
| 2858. Сколько каменного угля нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько ее выделяется при сгорании бензина объемом 6 м3? |
| 2859. Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 до 50 °С, если вся теплота, выделенная спиртом, пойдет на нагревание воды? |
| 2860. Сколько воды, взятой при температуре 14 °С, можно нагреть до 50 °С, сжигая спирт массой 30 г и считая, что вся выделяемая при горении спирта энергия идет на нагревание воды? |
| 2861. На сколько изменится температура воды объемом 100 лэ если считать, что вся теплота, выделяемая при сжигании древесного угля массой 0,5 кг, пойдет на нагревание воды? |
| 2862. На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать всю энергию, выделившуюся при сгорании керосина массой 10 г? |
| 2863. Почему на Севере для измерения низких температур воздуха пользуются не ртутными термометрами, а спиртовыми? |
| 2864. Почему лед не сразу начинает таять, если его внести с мороза в натопленную комнату? |
| 2865. Температура плавления стали 1400 °С. При сгорании пороха в канапе ствола орудия температура достигает 3600 СС. Почему ствол орудия не плавится при выстреле? |
| 2866. Два тигля с одинаковой массой расплавленного свинца остывают в помещениях с разной температурой. Какой график построен для теплого помещения, а какой для холодного (рис. 266, а, б)? Найдите различия в графиках и объясните причины этих различий. |
| 2867. Почему зимой при длительных остановках выливают воду из радиатора автомобиля? |
| 2868. Оболочки космических кораблей и ракет делают из тугоплавких металлов и специальных сплавов. Почему? |
| 2869. При спаивании стальных деталей иногда пользуются медным припоем. Почему нельзя паять медные детали стальным припоем? |
| 2870. Почему невозможно пользоваться очень маленьким паяльником при пайке массивных кусков меди или железа? |
| 2871. Объясните на основании молекулярно-кинетической теории, почему у тела не повышается температура в момент плавления и кристаллизации. |
| 2872. Два одинаковых сосуда из полиэтилена заполнили водой, температура которой 0 °С. Один сосуд поместили в воду, другой — в измельченный лед, имеющие, как и окружающий воздух, температуру 0 °С. Замерзнет ли вода в каком-нибудь из этих сосудов? |
| 2873. На рисунке 267 показано, как со временем изменяется температура при нагревании и охлаждении свинца. Твердому или жидкому состоянию соответствуют участки графика АВ, ВС, CD, GH7 Что может быть причиной того, что участок GH круто идет вниз? Чему равны температуры плавления и кристаллизации свинца? |
| 2874. В сосуде находится лед при температуре —10 °С. Сосуд поставили на горелку, которая дает в равные промежутки времени одинаковое количество теплоты. Укажите, какой график (рис. 268) соответствует описанному случаю. |
| 2875. Постройте примерный график для нагревания, ления и кристаллизации олова. |
| 2876. Внимательно рассмотрев график охлаждения и кристаллизации вещества (рис. 269), ответьте на вопросы: для какого вещества составлен график? Сколько времени охлаждалось вещество от 20 °С до температуры кристаллизации? Сколько времени длился процесс кристаллизации? О чем говорит участок графика DE7 Как приблизительно расположились бы точки А, В, С относительно друг друга и точки О, если бы при той же температуре окружающей среды был бы составлен график для того же вещества, но большей массы? |
| 2877. При постановке эксперимента отдельно нагревали до 1000 °С алюминий, железо, медь, цинк,сталь, серебро и золото. В каком состоянии —- жидком или твердом — находились эти металлы при указанной температуре? |
| 2878. Болванки из алюминия и серого чугуна одинаковой массы нагреты до температуры их плавления. Для плавления какого из этих тел потребуется больше энергии? Во сколько раз? |
| 2879. Алюминиевый и медный бруски массой 1 кг каждый нагреты до температуры их плавления. Для плавления какого тела потребуется больше количества теплоты? На сколько больше? |
| 2880. Смогли бы мы наблюдать привычные нам изменения в природе весной, если бы удельная теплота плавления льда была такой же маленькой, как у ртути? |
| 2881. Почему агроном дал указание полить вечером огородные культуры, когда по радио передали сообщение о том, что ночью будут заморозки? Ответ объясните. |
| 2882. На сколько при плавлении увеличится внутренняя энергия ртути, свинца, меди массами по 1 кг, взятых при их температурах плавления? |
| 2883. На сколько уменьшится внутренняя энергия при кристаллизации брусков из белого чугуна массой 2 кг, олова массой 1 кг, железа массой 5 кг, льда массой 10 кг, охлажденных до температуры их кристаллизации? |
| 2884. Во сколько раз плавление куска железа массой 1 кг требует больше энергии, чем плавление той же массы белого чугуна, серебра, серого чугуна и ртути, нагретых до своей температуры плавления? |
| 2885. Во сколько раз требуется больше энергии для плавления льда при температуре 0 °С, чем для изменения температуры той же массы льда на 1 °С? |
| 2886. Какое количество теплоты поглощают при плавлении тела из серебра, золота, платины? Масса каждого тела равна 10 г. Тела взяты при их температурах плавления. |
| 2887. Какое количество теплоты поглощает при плавлении лед массой 5 кг, если начальная температура льда 0; — 1; -10 °С? |
| 2888. Какое количество теплоты поглощает при плав-пении кусок свинца массой 1 г, начальная температура которого 27 °С; олова массой 10 г, взятого при температуре 32 °С? |
| 2889. Сколько энергии приобретет при плавлении кусок свинца массой 0,5 кг, взятый при температуре 27 °С? |
| 2890. Сколько энергии приобретет при плавлении брусок из цинка массой 0,5 кг, взятый при температуре 20 °С? |
| 2891. На сколько увеличилась внутренняя энергия расплавленного железного металлолома массой 4 т, начальная температура которого была равна 39 °С? |
| 2892. Масса серебра 10 г. Сколько энергии выделится при его кристаллизации и охлаждении до 60 °С, если серебро взято при температуре плавления? |
| 2893. Сколько энергии выделится при кристаллизации и охлаждении от температуры плавления до 27 °С свинцовой пластинки размером 2X5X10 см? |
Академия гражданской защиты им. М.Габдуллина МЧС Республики Казахстан
В 1973 году в город Кокчетав из города Алма-Аты был передислоцирован учебный отряд военизированной пожарной охраны Управления пожарной охраны Министерства внутренних дел Казахской ССР. Учебное подразделение расположилось в бывших казармах военизированной охраны железной дороги станции Кокчетав в пристанционном поселке.В отряде проходили подготовку, переподготовку и повышали квалификацию работники пожарной охраны различных категорий со всех концов республики. Штат аттестованного состава состоял из начальника, заместителя начальника по учебной части, старшего преподавателя, рядовых преподавателей и трех курсовых командиров.
В 1977 году учебное подразделение переехало в новое здание в центре города Кокчетава. Оно состояло из 3-этажного административного корпуса и примыкающего к нему одноэтажного учебного корпуса. Приходилось постоянно совершенствовать учебно-материальную базу отряда.
В связи с военизированием пожарной охраны в республике в те годы осложнилась обстановка с кадрами. Руководство МВД Казахской ССР приняло решение о создании 11-месячных курсов по подготовке младшего начсостава пожарной охраны на базе подразделения. В связи с этим учебный центр ВПО МВД Казахской ССР был переименован в школу подготовки и переподготовки младшего и среднего начсостава пожарной охраны МВД Казахской ССР. Но существующая учебно-материальная база не позволяла проводить качественное обучение курсантов, не хватало учебных кабинетов и общежитий. После ходатайства руководству МВД Казахской ССР в 1980 году были выделены финансовые средства на строительство 4-этажного учебно-производственного корпуса со спортзалом, гаражом и учебной башней. Было реконструировано здание столовой, в котором прежде было всего 50 посадочных мест, а после реконструкции стало 150. Тогда же произошло расширение штатов командно-преподавательского состава. Прибыли молодые выпускники Алма-Атинского пожарно-технического училища МВД Казахской ССР. Они активно включились в работу по созданию и укреплению материальной базы, обучению и воспитанию курсантов, что позволило в короткие сроки достичь конкретных результатов.
Заметно улучшилась спортивно-массовая работа. Спортивные команды школы неоднократно выступали на республиканских соревнованиях, на областных состязаниях и турнирах по линии общества «Динамо» и завоевывали призовые места и кубки.
Коллектив был сплоченным, какие бы ситуации не складывались, люди достойно и по-деловому выполняли порученные задания.
Курсанты и слушатели подразделения принимали участие вместе с составом гарнизона в тушении пожаров, оказании помощи городу в благоустройстве, ликвидации паводков в весеннее время, охране общественного порядка и так далее. Благодаря этому подразделение неоднократно поощрялось руководством города ценными подарками, сотрудникам школы даже выделяли квартиры.
Приказом Главного Управления пожарной охраны МВД СССР в учебном подразделении осуществлялась подготовка работников пожарной охраны Таджикской ССР, Туркменской ССР и Киргизской ССР.
Тема: Тепловые явления (Измерение количества теплоты)Условие задачи полностью выглядит так:
Если к данной задачи нет решения — не переживайте. Наши администраторы стараются дополнять сайт решениями для тех задач и упражнения где это требуется и которые не даны в решебниках и сборниках с ГДЗ. Попробуйте зайти позже. Вероятно, вы найдете то, что искали 🙂 |
|
Керосин — обзор | ScienceDirect Topics
2.4 Керосин и альтернативные виды топлива
Название керосин обычно применяется к авиационному топливу, сжигаемому в авиационных газотурбинных двигателях, коммерческих или военных, но спецификации керосина могут меняться в зависимости от типа применения. Топливо для использования в военных целях имеет более широкую спецификацию и обозначается буквами JP (реактивное топливо), за которыми следует число от 1 до 10. Гражданские керосины относятся к семействам Jet A или Jet B.
Jet B представляет собой смесь керосина и бензина в соотношении 30–70. Он легче, чем Jet A, и с ним труднее обращаться из-за его высокой воспламеняемости. Он имеет очень низкую температуру замерзания — 60 o ° C и аналогичен военному JP-4. В гражданской сфере он используется на Аляске, в Северной Канаде и в России в относительно небольших количествах.
Основным коммерческим сервисным керосином является семейство Jet A. Самым распространенным является Jet A-1 с типичной плотностью 0.804 кг / л, удельная энергия 42,8 МДж / кг, температура вспышки 38 o C и точка замерзания -47 o C. Другой вариант, известный только как Jet A, немного тяжелее с 0,820 кг / л. плотность, практически такая же удельная энергия и температура вспышки, а также более высокая температура замерзания — 40 o C.
Ключевым отличием является температура замерзания. Коммерческие самолеты летают на крейсерских высотах, на которых температура наружного воздуха может достигать -60 o C. По мере того, как дальность полета самолета увеличивается и беспосадочные полеты покрывают все большие расстояния, время, в течение которого крылья самолета находятся при таких очень низких температурах, становится больше и требуется осторожность. следует давать во избежание того, чтобы замороженное топливо заблокировало топливные насосы, подающие керосин к двигателям, и прервало подачу.Джет А точка замерзания оказалась слишком высокой для длительных полетов над Северным полюсом, и его почти полностью заменил Джет А-1. Сегодня он все еще доступен в Соединенных Штатах и некоторых местах в Канаде.
Был проведен высокий уровень исследований и последовавших за ними испытаний, чтобы найти альтернативу керосину. Причины разнообразны: во-первых, нефть — невозобновляемый ресурс, и в будущем она будет закончена в неизвестный срок; во-вторых, наличие альтернативного источника может дать авиакомпаниям выбор и получить больший контроль на рынке топлива, чем зависимость от одного поставщика; и, наконец, альтернативное топливо должно быть более экологичным, а его производственный цикл должен оставлять меньший углеродный след, сокращая местные выбросы и выбросы, связанные с изменением климата.
Найти нужный товар оказывается чрезвычайно сложной. Ключевым элементом является количество изменений, которые может потребоваться новое и другое топливо в системе воздушного транспорта. Конструкция самолетов и аэропортов основана на использовании бензина, керосина или другого топлива с аналогичными химическими и механическими свойствами. Отказ от этого предположения ведет к серьезному обновлению всей логистики (транспортировка, распределение, хранение) и, возможно, новым требованиям к конструкции двигателей и топливных баков.Поскольку архитектура коммерческих самолетов представляет собой очень интегрированную дисциплину, такие изменения предполагают полную реконструкцию самолета в конструкции, отличной от современной конструкции «труба с крыльями».
Два основных направления исследований в этой области сосредоточены на производстве жидкости, настолько похожей на ископаемый керосин, которую можно смешивать с ним, сохраняя те же свойства. Термин drop-in описывает эти виды топлива. Второй и относительно новый подход — это использование некоторого электрического источника энергии, если не для полной замены керосина, для частичной замены некоторых задач, требующих энергии двигателя в современных самолетах, таких как система кондиционирования воздуха или гидравлические системы. .Вторым шагом будет гибридная концепция, в которой самолет будет использовать керосин на этапах полета с высокой мощностью (взлет, начальный набор высоты) и перейдет на электричество на этапах с низким энергопотреблением, таких как крейсерский полет или заход на посадку.
В обоих приложениях непосредственные преимущества будут связаны с окружающей средой, если жизненный цикл заменяемого топлива оставляет меньший углеродный след, чем ископаемый керосин, или если потребляемая электроэнергия получается возобновляемым способом. Гипотетическое энергетическое преимущество в первом случае сомнительно, потому что самолет потребляет точно такое же количество энергии с такой же эффективностью.Наш нынешний опыт показывает небольшие преимущества в тепловой мощности некоторых протестированных видов биотоплива, но всегда очень незначительные.
Систематическое использование электроэнергии недостаточно развито, чтобы установить точные цифры. Замена гидравлической и пневматической системы электрическими элементами сократит энергию, извлекаемую из двигателей, и, если это будет лучше, чем энергия, необходимая для транспортировки более крупных батарей, повысится эффективность. Как и во всех случаях сравнения веса и энергии, результат более благоприятен для моделей малой и средней дальности.Прогресс идет медленно, некоторые программы изначально назывались «Все электрические самолеты», а затем перешли на более благоразумное название «Больше электрических самолетов». Некоторые приложения этих технологий уже находятся в коммерческой эксплуатации. Boeing B-787 был введен в эксплуатацию в октябре 2011 года, и в нем использовалось электричество для замены пневматической системы и антиобледенительных систем крыльев. Производитель заявляет, что экономия топлива может возрасти до 3%, что приведет к меньшему расходу и меньшему весу. Некоторые важные технические проблемы с ионно-литиевыми батареями большой мощности во время первоначального обслуживания, по-видимому, указывают на то, что этой технологии еще требуется некоторое дополнительное время для созревания.
Электродвигатели для замены турбинных двигателей или гибридные двигатели, сочетающие обе двигательные технологии, являются относительно новыми, поскольку соотношение энергии и веса батарей еще не достигло значений, необходимых для двигателей коммерческих самолетов. Некоторые легкие модели летали с разными силовыми установками: в 2008 году Boeing продемонстрировал 770 кг. Максимальная взлетная масса (MTOM), двухместный самолет Diamond, летавший с водородным топливным элементом, заменяющим поршневой двигатель мощностью 80 л.с. В период с 2014 по 2017 год компания Airbus провела испытания двухместного вентилятора MTOM E-Fan массой 550 кг с двумя электродвигателями, питаемыми от литий-ионных аккумуляторов.Ни одна из этих программ не была продолжена, но и Airbus, и Boeing поддерживают дополнительные исследования в отношении гибридного регионального авиалайнера в категории 50–80 мест.
Биокеросин или альтернативное топливо имеют более техническое определение, основанное на многолетнем опыте автомобилестроения с этанолом, кукурузой и соевым сырьем. Многие авиакомпании выполняли регулярные рейсы с использованием смеси био- и ископаемого керосина без каких-либо инцидентов. С 2011 года существует сертификация биокеросина (ASTM D7566), а современные двигатели сертифицированы для использования смеси, содержащей до 50% попадающего топлива.
Ключевым моментом является отсутствие экономической жизнеспособности. Стоимость биокеросина может составлять порядка 200–250 долларов США за баррель эквивалента, что в 3 или 4 раза превышает нынешнюю цену ископаемого керосина. Здесь проводится множество исследований лучшего сырья, идущих в сторону маслянистых растений, не конкурирующих с производством продуктов питания, таких как ятрофа или камелина, а затем и микроскопических водорослей. В любом случае масштабы производства невелики, и ожидается, что себестоимость единицы продукции может улучшить что-то при более высоком объеме производства, но вряд ли удастся достичь конкурентной ценовой ситуации на промышленной основе.
Автомобильные топлива содержат обязательный минимальный уровень биокомпонентов. Обоснование состоит в том, что экономия CO 2 на основе жизненного цикла должна иметь цену. Если цена углерода будет включена, аналогичная процедура регулирования может быть применена к биокеросину, чтобы добиться сокращения вклада авиационного сектора в изменение климата. После ратификации Парижского соглашения в ноябре 2015 года, произошедшей год спустя, усиливается давление с целью включения затрат на выбросы углерода в любую экономическую политику, связанную с энергией.
Глава 11: Горение (Обновлено 31.05.10)
Глава 11: Горение (Обновлено 31.05.10) Глава 11: Сжигание
(Спасибо
в Дэвид
Bayless за письменную помощь.
этот раздел)
Введение — До этого точка тепла Q во всех задачах и примерах была либо заданной значение или было получено из отношения Первого закона. Однако в различных тепловые двигатели, газовые турбины и паровые электростанции тепло полученные в процессе сгорания с использованием твердого топлива (например,грамм. уголь или дрова). жидкое топливо (например, бензин, керосин или дизельное топливо), или газообразное топливо (например, природный газ или пропан).
В этой главе мы познакомимся с химией и термодинамика горения типовых углеводородных топлив — (C x H y ), в котором окислителем является кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. Обратите внимание, что мы не будем рассматривать сжигание твердого топлива или сложные смеси и смеси углеводородов, входящих в состав бензин, керосин или дизельное топливо.
Атмосферный воздух содержит примерно 21% кислорода (O 2 ) по объему. Остальные 79% «прочих газов» в основном азот (N 2 ), т. предположим, что воздух состоит из 21% кислорода и 79% азота, объем. Таким образом, каждый моль кислорода, необходимый для окисления углеводорода, равен сопровождается 79/21 = 3,76 моля азота. Используя эту комбинацию молекулярная масса воздуха становится 29 [кг / кмоль]. Обратите внимание, что это предполагается, что азот обычно не подвергается каким-либо химическим воздействиям. реакция.
Процесс горения — Основной процесс сгорания можно описать с помощью топлива ( углеводород) плюс окислитель (воздух или кислород) под названием Реагенты , которые подвергаются химическому процессу, выделяя тепло, чтобы сформировать Продукты горения, так что масса сохраняется. в простейший процесс сгорания, известный как стехиометрический Сгорание , весь углерод в топливе образует диоксид углерода (CO 2 ) и весь водород образует воду (H 2 O) в продуктах, поэтому мы можем записать химическую реакцию следующим образом:
где z известен как стехиометрический коэффициент для окислителя (воздуха)
Обратите внимание, что эта реакция дает пять неизвестных: z, a, b, c, d, поэтому нам нужно решить пять уравнений.Стехиометрический горение предполагает отсутствие в продуктах избыточного кислорода, поэтому d = 0. Остальные четыре уравнения мы получаем в результате уравновешивания числа атомов каждого элемента в реагентах (углерод, водород, кислород и азота) с числом атомов этих элементов в продукты. Это означает, что никакие атомы не разрушаются и не теряются в реакция горения.
Элемент | Количество в реактивах | = | Количество товаров | Сокращенное уравнение |
Углерод (C) | х | а | а = х | |
Водород (H) | л | 2б | b = y / 2 | |
Кислород (O) | 2z | 2a + b | г = а + б / 2 | |
Азот (N) | 2 (3.76) z | 2c | c = 3,76z |
Обратите внимание, что образующаяся вода может находиться в паре или жидкая фаза, в зависимости от температуры и давления продукты сгорания.
В качестве примера рассмотрим стехиометрическое горение метана (CH 4 ) в атмосферном воздухе. Приравнивание моляра коэффициенты реагентов и продуктов получаем:
Теоретическое соотношение воздух и воздух-топливо — минимальное количество воздуха, которое позволит полностью сгорать топливо называется Теоретическая Air (также именуемый Стехиометрический воздух ).В этом случае продукты не содержат кислорода. Если мы поставляем меньше теоретического воздуха, тогда продукты могут содержать углерод монооксида (CO), поэтому обычной практикой является подача более теоретический воздух, чтобы предотвратить это явление. Это превышение Воздух приведет к появлению кислорода в продукты.
Стандартная мера количества воздуха, используемого в процесс сгорания — Air-Fuel Коэффициент (AF), определяемый следующим образом:
Таким образом, учитывая только реагенты метана при сжигании теоретическим воздухом, представленным выше, получаем:
Решенная задача 11.1 — В В этой задаче мы хотим разработать уравнение горения и определить соотношение воздух-топливо для полного сгорания н-бутана (C 4 H 10 ) с а) теоретическим воздухом и б) 50% избытком воздуха.
Анализ продуктов сгорания — Горение всегда происходит при повышенных температурах и мы предполагаем, что все продукты горения (включая воду пар) ведут себя как идеальные газы. Поскольку у них другой газ постоянных, удобно использовать уравнение состояния идеального газа в условия универсальной газовой постоянной:
В анализе продуктов сгорания нет представляет ряд интересных объектов:
1) Что такое процентный объем конкретных продуктов, в частности углекислого газа (CO 2 ) и углерода монооксид (CO)?
2) Что такое роса точка водяного пара в продуктах сгорания? Это требует оценка парциального давления паровой составляющей воды продукты.
3) Существуют экспериментальные методы объемного анализ продуктов сгорания, обычно проводится на Dry Базис , дающий процент объема всех компонентов, кроме водяного пара. Это позволяет просто метод определения действительного воздушно-топливного отношения и использованного избыточного воздуха в процессе горения.
Для идеальных газов мы находим, что мольная доля y i i-го компонента в смеси газов при определенном давлении P
а температура T равна объемной доле этого компонента.
Т.к. из молярного отношения идеального газа: P.V = N.R u .T,
у нас:
Кроме того, поскольку сумма объемов компонентов V и должны равняться общему объему V, имеем:
Используя аналогичный подход, определяем частичную давление компонента с использованием закона парциальных давлений Дальтона:
Решенная проблема 11.2 — В эта проблема Пропан (C 3 H 8 ) сжигается с 61% избытком воздуха, который поступает в камеру сгорания при 25 ° С.Предполагая полное сгорание и полное давление 1 атм. (101,32 кПа), определите а) соотношение воздух-топливо [кг-воздух / кг-топливо], б) процентное содержание двуокиси углерода в продуктах по объему, и c) температура точки росы продуктов.
Решенная проблема 11,3 — дюймов эта проблема Этан (C 2 H 6 ) сжигается атмосферным воздухом, и объемный анализ сухие продукты сгорания дает: 10% CO 2 , 1% CO, 3% O 2 и 86% № 2 .Развивать уравнение горения, и определить а) процент превышения воздух, б) соотношение воздух-топливо и в) точка росы при сгорании. продукты.
Анализ горения по первому закону — Основная цель горения — выработка тепла за счет изменения энтальпия от реагентов к продуктам. Из Первого Закона уравнение в контрольном объеме без учета кинетической и потенциальной энергии изменений и, если не делать никаких работ, имеем:
, где суммирование ведется по всем продукты (p) и реагенты (r).N означает количество молей каждого компонента, а h [кДж / кмоль] относится к молярной энтальпии каждый компонент.
Поскольку существует ряд различных веществ нам нужно установить общее эталонное состояние для оценки энтальпия, обычно выбирают 25 ° C и 1 атм, что составляет обычно обозначается надстрочным индексом o. Проф. С. Бхаттачарджи из Государственный университет Сан-Диего разработал экспертную систему на базе Интернета в < www.thermofluids.net > вызывается ТЕСТ ( т он E xpert S система для T гермодинамика) в которую он включил набор таблиц свойств идеального газа, все основанные на по энтальпии h o = 0 по этой общей ссылке.Мы адаптировали некоторые из этих таблиц специально для этого раздела, и их можно найти в по следующей ссылке:
Горение Таблицы молярной энтальпии
В качестве примера снова рассмотрим полное сгорание метана (CH 4 ) с теоретическим воздухом:
Обратите внимание, что в реагентах и продуктах В приведенном выше примере у нас есть основные элементы O 2 и N 2 как а также соединения CH 4 , CO 2 и H 2 O.Когда соединение образуется, изменение энтальпии называется изменением энтальпии. Энтальпия формации , обозначается h f o , и для нашего примера:
Вещество
Формула
hfo [кДж / кмоль]
Двуокись углерода
CO 2 (г)
-393 520
Водяной пар
H 2 O (г)
-241 820
Вода
H 2 O (л)
-285 820
Метан
CH 4 (г)
-74,850
где (г) относится к газу, а (л) относится к жидкость.
Знак минус означает, что процесс экзотермический , т.е. тепло выделяется при образовании соединения. Обратите внимание, что энтальпия образования основных элементов O 2 и N 2 составляет нуль.
Сначала рассмотрим случай, когда достаточно теплопередача таким образом, чтобы и реагенты, и продукты находились на 25 ° C и давление 1 атм, и что водный продукт является жидким. С нет заметного изменения энтальпии, уравнение энергии становится:
Это тепло (Qcv) называется энтальпией . горения или отопления Стоимость топлива.Если продукты содержат жидкую воду, тогда это выше Теплотворная способность (как в нашем примере), однако, если продукт содержит водяной пар, то это Lower Теплотворная способность топлива. В энтальпия сгорания — это наибольшее количество тепла, которое может быть высвобождается заданным топливом.
Температура адиабатического пламени — Противоположная крайность приведенного выше примера, в котором мы оценили энтальпия горения — это случай адиабатического процесса, в котором тепло не выделяется.Это приводит к значительному повышению температуры. увеличение количества продуктов сгорания (обозначается адиабатическим Температура пламени ), которая может быть уменьшается за счет увеличения воздушно-топливной смеси.
Решенная задача 11.4 — Определить температура адиабатического пламени для полного сгорания Метан (CH 4 ) с 250% теоретического воздуха в адиабатическом контрольном объеме.
Это уравнение может быть решено только итеративным метод проб и ошибок с использованием таблиц Sensible Энтальпия против температуры для всех четырех компоненты продукции — CO 2 , H 2 O, O 2 , и N 2 .Быстрый приближение к температуре адиабатического пламени может быть получено следующим образом: при условии, что продукты полностью состоят из воздуха. Такой подход был представил нам Potter и Somerton в их Schaum’s Очерк термодинамики для инженеров , в котором они предположили, что все продукты имеют номер N 2 . Мы считаем, что более удобно использовать воздух, предполагая репрезентативное значение специфики Теплоемкость воздуха : C p, 1000K = 1,142 [кДж / кг.K].
Таким образом, суммируя все моли произведений, получаем:
Использование таблиц Sensible Энтальпия в зависимости от температуры , мы оценили энтальпия всех четырех продуктов при температуре 1280К.Этот в результате общая энтальпия составила 802 410 [кДж / кмоль топлива], что составляет чрезвычайно близко к требуемому значению, что оправдывает такой подход.
Проблема 11.5 — — Определите адиабатическую температуру пламени для полное сгорание пропана (C 3 H 8 ) с 250% теоретического воздуха в адиабатическом контрольном объеме [T = 1300 КБ].
______________________________________________________________________________________
Инженерная термодинамика, Израиль
Уриэли под лицензией Creative
Общедоступное авторское право — Некоммерческое использование — Совместное использование 3.0 Соединенные Штаты
Лицензия
Сколько топлива для походной плиты мне нужно носить с собой?
В игру вступает множество факторов. Узнайте, что это такое и как они влияют на расход топлива.
Это извечный вопрос, на который дает ответ только опыт сельской местности и глубокая мудрость пустыни: сколько горючего для походной печи мне действительно нужно, , чтобы взять с собой в следующую поездку? Собирайте слишком мало вещей, и вы можете, мягко говоря, голодать до боли. Если взять слишком много, вы будете нести бремя лишнего веса, а это только замедлит вас.
Так как же рассчитать правильную сумму? Не ограничиваясь количеством приемов пищи и количеством дней, мы рассмотрим критерии, которые необходимо учитывать, думая о своей поездке в целом. Вот что следует учитывать в своей топливной формуле и почему, а также несколько советов от ветерана сельской местности Дрю Кигана.
ПК: Коллективная локацияКРИТЕРИИ ПОЕЗДКИ
Каждое приключение индивидуально, но вот несколько основных факторов, которые следует учитывать при упаковке топлива для предстоящего путешествия.
Знай свои числа
В качестве основы для расхода топлива в сельской местности важно рассчитать, сколько человек будет в вашей поездке, и сколько горячих блюд и горячих напитков потребуется группе. Если некоторые участники завтракают холодными, вам потребуется меньше топлива, тогда как разжигание печи для утренней чашки кофе сократит расход топлива в долгосрочной перспективе. Это проще всего определить, умножив количество людей на вечеринке на количество горячих блюд, а затем добавив количество горячих напитков, которые планируется выпить на вечеринке.Это число даст вам приблизительное представление о том, сколько литров воды * вам нужно кипятить.
После того, как вы сделаете эту оценку, используйте приведенную ниже таблицу, чтобы определить, сколько унций / грамм топлива использует ваша печь для кипячения 1 литра воды. Затем вычислите общее количество унций / граммов топлива. Имейте в виду, что это приблизительная оценка, но она дает вам некоторый простор — с чего можно начать.
Неблагоприятные факторы, такие как низкие температуры, тающий снег и ветер, могут в конечном итоге потребовать в 3-4 раза больше топлива, чем ваше базовое значение.Итак, теперь мы рассмотрим эти критерии и то, как скорректировать наше базовое число в соответствии с ними.
Условия влияют на потребление
Традиционно печи испытывают на уровне моря при температуре 70 ° F (21 ° C) без ветра. Но такие условия редко встречаются в большинстве наших походных экспедиций. Времена года (и их колебания температуры), высота над уровнем моря и ветер играют большую роль в общем расходе топлива печью. Как правило, температура воды отражает температуру воздуха, а это означает, что чем выше температура окружающей среды, тем теплее вода и тем быстрее она закипает, а значит, сжигается меньше топлива.
Низкие температуры также влияют на канистры с горючим, вызывая падение их давления. Печи с прямыми канистрами обычно работают при температуре примерно 20˚F (-6,5 ° C). Но чем дальше опускается ртуть, тем сильнее сопротивляется печь и расходуется больше топлива. (По этой причине печные системы и печи на жидком топливе лучше всего подходят для зимнего использования.)
Когда дело доходит до высоты, оказывается, что чем выше мы поднимаемся, тем быстрее закипает наша вода, но на самом деле сырые продукты готовятся медленнее — намного медленнее. На каждые 18 ° F (-8 ° C) падения температуры кипения (примерно при изменении уровня моря до 10 000 футов / 3048 метров) время приготовления удваивается.
Наконец, важным фактором является ветер. Для печей с открытым пламенем (таких как PocketRocket) ветер со скоростью 5 миль в час (8 км / ч) может вызвать в три раза больше топлива за определенный период приготовления.
Наличие воды
В высокогорье тающий снег часто становится нашим основным источником воды. Это добавляет еще один шаг к процессу кипячения воды и дополнительное время горения, что увеличивает расход топлива. Вода из ледниковых ручьев и прудов также увеличивает время кипения, так что имейте это в виду.
Стиль приготовления
Какой ты тип шеф-повара в стиле бэккантри? Простые блюда, приготовленные только на варке, потребуют намного меньше топлива, в то время как многоступенчатая еда для гурманов потребует больше. Это еще одно соображение при планировании количества приемов пищи перед поездкой.
По мере того, как меняются все эти критерии, меняется и подход к нашей поездке, и, в конечном итоге, количество топлива, которое нам нужно в отдаленных районах. Помните, что каждая поездка уникальна, и планируйте ее соответствующим образом.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕЧИ
Теперь, когда у вас есть общее представление о вашем окружении, условиях и потребностях группы, рассмотрите саму печь.Эффективность печи напрямую влияет на то, сколько топлива вам понадобится. Например, система Reactor Stove System кипятит литр воды намного быстрее и потребляет меньше топлива, чем сверхлегкая, минималистичная печь PocketRocket.
В то время как MSR предлагает печи, созданные для удовлетворения потребностей практически каждого пользователя и сценария в отдаленных районах, существует несколько констант, когда речь идет об эффективности печей для всех моделей.
Вот несколько советов Дрю, как максимально эффективно использовать вашу плиту.
- Будьте готовы со своими припасами — приготовьте пищу в пакетах и извлеките абсорбер кислорода до того, как вода закипит.
- Всегда используйте ветровое стекло с плитами, работающими на жидком топливе или WindPro, и оборачивайте его вплотную к посуде (примерно на ½ дюйма по всему диаметру посуды), чтобы повысить эффективность печи. Экран помогает направлять горячие выхлопные газы по сторонам кастрюли вместо того, чтобы терять тепло в воздух, и защищает даже от легкого ветра, уносящего тепло от кастрюли.
- При низких температурах, если WindPro или WhisperLite Universal используют канистру с топливом, переверните канистру, чтобы она работала в «жидком режиме».”
- Поместите канистру в теплую воду перед ее использованием также при низких температурах.
- Используйте крышку и избегайте частых проверок воды (обычно вы слышите разницу в звуке или увидите пар).
- Для обеспечения устойчивости и снижения затрат на топливо в долгосрочной перспективе лучше всего подойдет печь на жидком топливе. Это может быть дороже, но топливо со временем становится более экономичным, и его часто легче достать, если вы путешествуете за границу. Вам также не придется иметь дело с пустым баллончиком в длительных поездках, и вы всегда можете долить топливо в свой баллон, вместо того, чтобы оставлять частичные баллоны без дела.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ МЫСЛИ О ТОПЛИВЕ
Есть много нюансов, которые влияют на расход топлива, и чем больше времени вы проводите в сельской местности, тем лучше вы начинаете понимать, как они влияют на это. Наши критерии топливной поездки предлагают основу для работы, но часть удовлетворения потребностей в топливе — это опыт, и большая часть этого процесса — это метод проб и ошибок.
Когда Дрю впервые начал работать в MSR в 1999 году, он и его коллега отправились в альпинистское путешествие с новой на тот момент печкой SuperFly и только одной канистрой с горючим (он признает, что она, возможно, даже не была заполнена) для ночевки.В итоге пара разбила лагерь на снегу и талый снег вместо воды, израсходовав больше топлива, чем ожидалось. Результат?
«Скажем так, горячий завтрак у меня не закончился», — говорит Дрю.
Он считает поездку познавательным опытом и ценным уроком для всех, кто путешествует по сельской местности.
«Даже« эксперты »могут ошибаться. Я считаю, что с топливом лучше вернуться домой с запасом, чем закончиться. Может быть, это не быстро и не легко, и было бы хорошо, если бы ваша еда была съедобной без горячей воды, но мне нравится есть и иметь топливо для быстрой езды, а не просто быть легким на тропе.”
* Если вы готовите еду, для которой не требуется кипяченая вода, все равно считайте это литром — время использования плиты примерно такое же.
Похожие сообщения:
Автор: Каде Кричко
% PDF-1.7 % 223 0 объект > эндобдж xref 223 85 0000000016 00000 н. 0000002657 00000 н. 0000002820 00000 н. 0000003496 00000 н. 0000003545 00000 н. 0000003582 00000 н. 0000003696 00000 н. 0000015725 00000 п. 0000028312 00000 п. 0000040811 00000 п. 0000053064 00000 п. 0000065441 00000 п. 0000077725 00000 п. 0000078168 00000 п. 0000078560 00000 п. 0000079186 00000 п. 0000079777 00000 п. 0000079866 00000 п. 0000080272 00000 п. 0000080644 00000 п. 0000081095 00000 п. 0000081460 00000 п. 0000081757 00000 п. 0000081784 00000 п. 0000082258 00000 п. 0000082672 00000 п. 0000083434 00000 п. 0000083863 00000 п. 0000084230 00000 п. 0000084365 00000 п. 0000084507 00000 п. 0000097028 00000 п. 0000109791 00000 н. 0000109965 00000 н. 0000110238 00000 п. 0000113674 00000 н. 0000115166 00000 н. 0000115250 00000 н. 0000115320 00000 н. 0000117413 00000 н. 0000122557 00000 н. 0000125113 00000 н. 0000125166 00000 н. 0000125522 00000 н. 0000125557 00000 н. 0000125635 00000 п. 0000130145 00000 н. 0000130474 00000 н. 0000130540 00000 н. 0000130656 00000 н. 0000130780 00000 н. 0000130850 00000 н. 0000130934 00000 п. 0000133552 00000 н. 0000133824 00000 н. 0000133989 00000 н. 0000134016 00000 н. 0000134317 00000 н. 0000135176 00000 п. 0000135489 00000 н. 0000135833 00000 н. 0000136659 00000 п. 0000136698 00000 н. 0000141132 00000 н. 0000141171 00000 н. 0000141319 00000 п. 0000141460 00000 н. 0000141575 00000 н. 0000141721 00000 н. 0000141870 00000 н. 0000141948 00000 н. 0000142063 00000 н. 0000142330 00000 н. 0000142408 00000 н. 0000142670 00000 н. 0000144446 00000 н. 0000158996 00000 н. 0000162993 00000 н. 0000163271 00000 н. 0000186113 00000 н. 0000208955 00000 н. 0000211009 00000 н. 0000250377 00000 н. 0000002478 00000 н. 0000001996 00000 н. трейлер ] / Назад 306547 / XRefStm 2478 >> startxref 0 %% EOF 307 0 объект > поток ht] (ak_ | eRL \ ҊI> n | Bl $… wY \ Dʅp с! kEt
Сжигание топлива — выбросы двуокиси углерода
Для расчета выбросов двуокиси углерода — CO 2 — от топлива, содержание углерода в топливе необходимо умножить на отношение молекулярной массы CO 2 (44 ) к молекулярной массе углерода (12) -> 44/12 = 3.7
Выбросы двуокиси углерода от сжигания топлива можно рассчитать как
q CO2 = c f / час f M CO2 / M m [1]
где
q CO2 = удельные выбросы CO 2 [кг CO2 / кВтч]
c f = удельное содержание углерода в топливе [кг C / кг топлива ]
h f = удельное энергосодержание в топливо [кВтч / кг топливо ]
M C = Молекулярная масса углерода [кг / кмоль углерода]
M CO2 = Молекулярная масса двуокиси углерода [кг / кмоль CO 2 ]
Выбросы CO 2 от сжигания некоторых распространенных видов топлива указаны в таблице ниже.
Примечание! Потери тепла — 55-75% — в выработке электроэнергии в цифры не входят.
См. Также Теплота сгорания, Топливо — более высокая и низкая теплотворная способность и Ископаемые и альтернативные виды топлива — энергосодержание.
Для полной таблицы с удельными выбросами CO2 — поверните экран!
| Топливо | Плотность жидкости | Удельное содержание углерода | Удельное содержание энергии | Удельное базовое содержание CO 2 7 907 906 (количество топлива)| Удельный выброс CO 2 Выбросы | (на основе энергии) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| кг / л | кг C / кг топливо | кВтч / кг топливо 40 | кВтч / кг топливо 40 | британских тепловых единиц / фунт топливо | кг CO2 / кг топливо | кг CO2 / галлон топливо | фунтов 9007 CO2 / галлон 9010 907 кг CO2 / кВтч | кг CO2 / ГДж | фунтов CO2 / мил Btu | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Метан (природный газ) | 0.75 | 15,4 | 23900 | 2,75 | 0,18 | 50 | 115 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Пропан | 0,510 | 0,82 | 13,8 | 21300 | 5,995 9007 900 | 12,995 9007 900 | 60 | 140 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Бутан | 0,564 | 0,83 | 13,6 | 21100 | 3,03 | 6.47 | 14,3 | 0,22 | 62 | 144 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Сжиженный газ (вес C3 = C4) | 0,537 | 0,82 | 13,7 | 21200 | 3,01 | 6,12 | 0,2 | 61 | 142 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Бензин | 0,737 | 0,90 | 12,9 | 19900 | 3,30 | 9,20 | 20,3 | 0.26 | 71 | 165,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Керосин (форсунка) | 0,821 | 0,82 | 12,0 | 18500 | 3,00 | 9,33 | 20,6 | 0,25 | 3702 900 | 903 909 | 0,846 | 0,86 | 12,7 | 19605 | 3,15 | 10,1 | 22,3 | 0,25 | 69 | 160,8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мазут тяжелый (No.6 / Бункер C) | 0,980 | 0,85 | 11,6 | 18000 | 3,11 | 11,6 | 25,5 | 0,27 | 75 | 173,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 173,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9 | 14500 | 3,26 | 14,7 | 32,4 | 0,35 | 97 | 225,1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Уголь: | 223753 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Антрацит | 0,92 | 9,0 | 14000 | 3,37 | 0,37 | 104 | 229,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Битуминозный | 0,6 | 0,28 | 79 | 231,7 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Суббитуминозный | 0,4 | 6,8 | 10500 | 1.47 | 0,22 | 60 | 233,9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Лигнит | 0,3 | 3,9 | 6000 | 1,10 | 0,28 | 79 | 7,2 | 11200 | 2,82 | 0,39 | 108 | 251,5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Торф (сухой) 1) | 0.52 | 4,7 | 7300 | 1,91 | 0,40 | 112 | 260,7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топливный этанол (E100) 2) | 0,789 | 0,52 | 8,3009195 903 | 5,71 | 12,6 | 0,23 | 64 | 149,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топливный метанол (M100) 2) | 0,791 | 0,37 | 5.5 | 8500 | 1,37 | 4,11 | 9,1 | 0,25 | 70 | 162,2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Биодизель (B100) 2) | 0,880 | 0,78 | 9,48 | 20,9 | 0,25 | 70 | 162,8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Дерево 1) 2) | 0,50 | 4.5 | 7000 | 1,83 | 0,41 | 113 | 263,1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Биоэнергетика 2) | 06957 92081) Обычно считается биотопливом.2) Биоэнергия производится из биомассы, полученной из любых возобновляемых органических растений, включая
Выбросы CO 2 могут способствовать изменению климата.Сжигание биоэнергии не увеличивает общий выброс углекислого газа до тех пор, пока сожженная биомасса не превышает возобновляемую продукцию (в разумные сроки), или она не преобразуется в процессы, требующие образования CO 2 энергия. Рециркуляция углерода от сжигания древесины происходит практически мгновенно и непрерывно, и также принято считать, что чистое поступление CO 2 в атмосферу от сжигания древесины близко к нулю. Если время возобновления производства органического материала велико (обычно 50 лет ++), положительный климатический эффект может быть поставлен под сомнение.Обновленные объемы производства древесины и торфа зависят от географии и климата. Разнообразие биотоплива может быть получено из ресурсов биомассы, включая
Производство всех этих биотоплив топливо требует энергии, и общий прирост CO 2 зависит от того, сколько энергии высвобождения CO 2 необходимо для преобразования биомассы в биотопливо.Производство биодизельного топлива с помощью синтеза Фишера-Тропша, как правило, представляет собой процесс с высокими энергозатратами, и прирост CO 2 по сравнению с обычным дизельным топливом является низким, если обработка осуществляется с использованием энергии с высокими выбросами CO 2 . Каково массовое соотношение выделенного СО2 к сожженному топливу?Полный вопрос: В нескольких недавних статьях упоминалось количество диоксида углерода (CO 2 ), выделяющегося при сжигании некоторого количества топлива.Казалось, что 2 тонн CO превышают вес топлива. Какое отношение выбросов CO 2 к сжигаемому топливу по весу? Сьюзан Трамбор, профессор и заведующая кафедрой науки о земных системах Калифорнийского университета в Ирвине, вычисляет ответ на этот вопрос. Это похоже на вопрос о преобразовании массы в моль. (Моль — это единица измерения количества вещества, состоящего из атомов, где один моль равен 6.02 x 10 23 единиц этого вещества; 6,02 x 10 23 — химическая константа, известная как число Авогадро.) Рассматривая топливо, возьмем, к примеру, бензин. Одним из основных компонентов бензина является октан, который состоит из молекул, содержащих восемь атомов углерода и 18 атомов водорода. Вес одного моля молекул октана будет равен сумме весов восьми атомов углерода (по 12 грамм / моль каждый, исходя из массового числа углерода) плюс 18 атомов водорода (по 1 грамм / моль каждый).Итак, посчитав (8 x 12 + 1 x 18), мы видим, что октан весит 114 грамм / моль. Если вы сожжете весь октан до диоксида углерода, каждый из восьми атомов углерода станет частью молекулы CO 2 . Таким образом, у вас будет восемь молекул CO 2 на одну сожженную молекулу октана — или восемь моль CO 2 на моль сожженного октана. Вес CO 2 составляет 44 грамма на моль (1 x 12 граммов / моль для углерода и 2 x 16 граммов / моль для атомов кислорода).Таким образом, при сжигании одного моля октана (114 граммов) будет получено восемь молей CO 2 при весе 352 грамма (8 x 44). Таким образом, массовое соотношение CO 2 , произведенного на одну сожженную молекулу октана, составляет 352/114, или примерно 3 к 1. Фактические весовые соотношения, конечно, будут отличаться, поскольку бензин не является чисто октановым. В целом, однако, когда вы сжигаете углеродное топливо, оно находится в «восстановленной» форме, то есть атомы углерода в молекулах присоединены в основном к атомам водорода.Когда они сгорают, углерод «окисляется» (буквально соединяется с кислородом), образуя CO 2 . Поскольку кислород намного тяжелее водорода, продукт тяжелее сгоревшего. Основы космического полета: ракетное топливо
Топливо представляет собой химическую смесь, сжигаемую для создания тяги в ракетах, и состоит из топлива и окислителя.Топливо — это вещество, которое горит в сочетании с кислородом, выделяющим газ для движения. Окислитель — это агент, который выделяет кислород для комбинации с топливом. Отношение окислителя к топливу называется соотношением смеси . Топливо классифицируется по своему состоянию — жидкое, твердое или гибридное. Шкала эффективности ракетного топлива — удельный импульс , выраженный в секундах. Удельный импульс показывает, сколько фунтов (или килограммов) тяги получается при потреблении одного фунта (или килограмма) топлива за одну секунду.Удельный импульс характерен для типа топлива, однако его точное значение будет в некоторой степени варьироваться в зависимости от условий эксплуатации и конструкции ракетного двигателя. Жидкое топливо В ракете на жидком топливе топливо и окислитель хранятся в отдельных баках и через систему труб, клапанов и турбонасосов поступают в камеру сгорания, где они объединяются и сжигаются для создания тяги. Двигатели на жидком топливе более сложны, чем их твердотопливные аналоги, однако они обладают рядом преимуществ.Управляя потоком топлива в камеру сгорания, двигатель можно дросселировать, останавливать или перезапускать. Хорошее жидкое топливо — это топливо с высоким удельным импульсом или, иначе говоря, с высокой скоростью выброса выхлопных газов. Это подразумевает высокую температуру сгорания и выхлопные газы с малой молекулярной массой. Однако есть еще один важный фактор, который необходимо учитывать: плотность топлива. Использование ракетного топлива с низкой плотностью означает, что потребуются резервуары для хранения большего размера, что увеличит массу ракеты-носителя.Температура хранения также важна. Топливо с низкой температурой хранения, то есть криогенное топливо, потребует теплоизоляции, что еще больше увеличит массу пусковой установки. Не менее важна токсичность пропеллента. Угрозы безопасности существуют при обращении, транспортировке и хранении высокотоксичных соединений. Кроме того, некоторые горючие вещества очень едкие; однако материалы, устойчивые к определенным порохам, были определены для использования в ракетостроении. Жидкое топливо, используемое в ракетной технике, можно разделить на три типа: нефть, криогены и гиперголы. Нефть топливо — это топливо, полученное из сырой нефти и представляющее собой смесь сложных углеводородов, то есть органических соединений, содержащих только углерод и водород. Нефть, используемая в качестве ракетного топлива, представляет собой керосин высокой степени очистки, который в США называется RP-1. Нефтяное топливо обычно используется в сочетании с жидким кислородом в качестве окислителя. Керосин дает удельный импульс значительно меньше, чем криогенное топливо, но в целом он лучше, чем гиперголическое топливо. Спецификации для РП-1 были впервые выпущены в США в 1957 году, когда была признана потребность в чистом сгорающем нефтяном ракетном топливе. Предыдущие эксперименты с топливом для реактивных двигателей приводили к образованию смолистых остатков в охлаждающих каналах двигателя и чрезмерного количества сажи, кокса и других отложений в газогенераторе. Даже с новыми техническими условиями двигатели, работающие на керосине, по-прежнему производят достаточно остатков, поэтому срок их службы ограничен. Жидкий кислород и РП-1 используются в качестве топлива в ускорителях первой ступени ракет-носителей Атлас и Дельта II.Он также приводил в действие первые ступени ракет Saturn 1B и Saturn V. Криогенное топливо — это сжиженные газы, хранящиеся при очень низких температурах, чаще всего жидкий водород (LH 2 ) в качестве топлива и жидкий кислород (LO 2 или LOX) в качестве окислителя. Водород остается жидким при температурах -253 o C (-423 o F), а кислород остается в жидком состоянии при температурах -183 o C (-297 o F). Из-за низких температур криогенного топлива их трудно хранить в течение длительного времени. По этой причине они менее желательны для использования в военных ракетах, которые необходимо держать готовыми к запуску в течение нескольких месяцев. Кроме того, жидкий водород имеет очень низкую плотность (0,071 г / мл) и, следовательно, для его хранения требуется во много раз больший объем, чем для других видов топлива. Несмотря на эти недостатки, высокая эффективность жидкого кислорода / жидкого водорода делает эти проблемы достойными решения, когда время реакции и сохраняемость не слишком критичны.Жидкий водород дает удельный импульс примерно на 30-40% выше, чем у большинства других ракетных топлив. Жидкий кислород и жидкий водород используются в качестве топлива в высокоэффективных главных двигателях космического корабля «Шаттл». LOX / LH 2 также приводил в действие верхние ступени ракет Saturn V и Saturn 1B, а также верхнюю ступень Centaur, первую в США ракету LOX / LH 2 (1962). Еще одно криогенное топливо с желаемыми свойствами для космических силовых установок — жидкий метан (-162 o C).При сжигании жидким кислородом метан имеет более высокие характеристики, чем современные хранимые пропелленты, но без увеличения объема, характерного для систем LOX / LH 2 , что приводит к общей более низкой массе транспортного средства по сравнению с обычными гиперголическими ракетными топливами. LOX / метан также является экологически чистым и нетоксичным. В будущих миссиях на Марс, вероятно, будет использоваться метановое топливо, потому что его можно частично производить из марсианских ресурсов на месте. LOX / метан не имеет истории полетов и очень ограничен в истории наземных испытаний. Двигатели, работающие на жидком фторе (-188 o C), также были разработаны и успешно запущены. Фтор не только чрезвычайно токсичен; это суперокислитель, который обычно бурно реагирует почти со всем, кроме азота, более легких благородных газов и веществ, которые уже были фторированы. Несмотря на эти недостатки, фтор обеспечивает очень впечатляющие характеристики двигателя. Его также можно смешивать с жидким кислородом для улучшения характеристик двигателей, работающих на LOX; Полученная смесь называется FLOX.Из-за высокой токсичности фтора от него отказались большинство космических держав. Некоторые фторсодержащие соединения, такие как пентафторид хлора, также рассматривались для использования в качестве «окислителя» в исследованиях дальнего космоса. Hypergolic пропелленты — это топливо и окислители, которые самовоспламеняются при контакте друг с другом и не требуют источника воспламенения. Возможность легкого запуска и перезапуска гиперголов делает их идеальными для систем маневрирования космических кораблей.Кроме того, поскольку гиперголы остаются жидкими при нормальных температурах, они не создают проблем с хранением криогенного топлива. Гиперголы очень токсичны, и с ними нужно обращаться с особой осторожностью. Гиперголовые топлива обычно включают гидразин, монометилгидразин (MMH) и несимметричный диметилгидразин (UDMH). Гидразин обладает лучшими характеристиками в качестве ракетного топлива, но он имеет высокую температуру замерзания и слишком нестабилен для использования в качестве охлаждающей жидкости. MMH более стабилен и дает наилучшие характеристики, когда возникает проблема с температурой замерзания, например, в двигателях космических аппаратов.НДМГ имеет самую низкую точку замерзания и достаточную термическую стабильность для использования в больших двигателях с регенеративным охлаждением. Следовательно, UDMH часто используется в ракетах-носителях, хотя он наименее эффективен из производных гидразина. Также обычно используются смешанные топлива, такие как Aerozine 50 (или «50-50»), который представляет собой смесь 50% UDMH и 50% гидразина. Aerozine 50 почти так же стабилен, как UDMH, и обеспечивает лучшую производительность. Окислителем обычно является четырехокись азота (NTO) или азотная кислота.В Соединенных Штатах наиболее часто используется состав азотной кислоты типа III-A, называемый ингибированной дымящей красным азотом (IRFNA), который состоит из HNO 3 + 14% N 2 O 4 + 1,5- 2,5% H 2 O + 0,6% HF (добавлен в качестве ингибитора коррозии). Четырехокись азота менее агрессивна, чем азотная кислота, и обеспечивает лучшую производительность, но имеет более высокую температуру замерзания. Следовательно, четырехокись азота обычно является предпочтительным окислителем, когда точка замерзания не является проблемой, однако температуру замерзания можно понизить путем введения оксида азота.Образующийся окислитель называется смешанными оксидами азота (МОН). Число, включенное в описание, например MON-3 или MON-25 указывает процентное содержание оксида азота по массе. В то время как чистый четырехокись азота имеет точку замерзания около -9 o C, точка замерзания MON-3 составляет -15 o C, а MON-25 — -55 o C. Военные спецификации США для IRFNA были впервые опубликованы в 1954 году, а в 1955 году — спецификации UDMH. Ракеты-носители семейства Titan и вторая ступень ракеты Delta II используют топливо NTO / Aerozine 50.NTO / MMH используется в системе орбитального маневрирования (OMS) и системе управления реакцией (RCS) орбитального корабля Space Shuttle. IRFNA / UDMH часто используется в тактических ракетах, таких как Lance армии США (1972-91). Гидразин также часто используется в качестве монотоплива в двигателях каталитического разложения . В этих двигателях жидкое топливо разлагается на горячий газ в присутствии катализатора. При разложении гидразина возникают температуры примерно до 1100 o C (2 000 o F) и удельный импульс продолжительностью около 230 или 240 секунд.Гидразин разлагается либо на водород и азот, либо на аммиак и азот. Также использовались другие топлива , некоторые из которых заслуживают упоминания: Спирты обычно использовались в качестве топлива в первые годы ракетостроения. Немецкая ракета Фау-2, а также американская ракета Редстоун сжигали LOX и этиловый спирт (этанол), разбавленный водой для снижения температуры камеры сгорания. Однако в качестве более эффективных видов топлива спирты вышли из употребления. Перекись водорода когда-то привлекала большое внимание как окислитель и использовалась в британской ракете «Черная стрела». В высоких концентрациях перекись водорода называется перекисью высоких концентраций (HTP). По своим характеристикам и плотности HTP близок к азотной кислоте, он гораздо менее токсичен и вызывает коррозию; однако у него плохая температура замерзания и он нестабилен. Хотя ПВТ никогда не использовался в качестве окислителя в больших двухкомпонентных топливах, он нашел широкое применение в качестве монотоплива.В присутствии катализатора HTP разлагается на кислород и перегретый пар и производит удельный импульс длительностью около 150 с. Закись азота использовалась и как окислитель, и как монотопливо. Он является предпочтительным окислителем для многих конструкций гибридных ракет и часто используется в любительской ракетной технике большой мощности. В присутствии катализатора закись азота будет экзотермически разлагаться на азот и кислород и производить удельный импульс около 170 с. Твердое топливо Твердотопливные двигатели — самые простые из всех ракетных конструкций.Они состоят из корпуса, обычно стального, заполненного смесью твердых компонентов (топлива и окислителя), которые сгорают с большой скоростью, выбрасывая горячие газы из сопла для создания тяги. При воспламенении твердое топливо горит от центра к краям кожуха. Форма центрального канала определяет скорость и характер горения, таким образом обеспечивая средства для контроля тяги. В отличие от жидкостных двигателей, твердотопливные двигатели не отключаются. После воспламенения они будут гореть до тех пор, пока не будет израсходовано все топливо. Существует два семейства твердого топлива: гомогенное и составное. Оба типа плотны, стабильны при обычных температурах и легко хранятся. Гомогенные порохы бывают либо простыми, либо двойными. Простое базовое топливо состоит из одного соединения, обычно нитроцеллюлозы, которое обладает как способностью к окислению, так и способностью к восстановлению. Двухосновные пропелленты обычно состоят из нитроцеллюлозы и нитроглицерина, к которым добавлен пластификатор.Однородные порохы обычно не имеют удельных импульсов более 210 секунд при нормальных условиях. Их главным преимуществом является то, что они не производят прослеживаемых паров и поэтому обычно используются в тактическом оружии. Они также часто используются для выполнения вспомогательных функций, таких как удаление отработанных деталей или отделение одной ступени от другой. Современные композиционные ракетные топлива представляют собой гетерогенные порошки (смеси), в которых в качестве окислителя используется кристаллизованная или мелко измельченная минеральная соль, часто перхлорат аммония, который составляет от 60% до 90% массы ракетного топлива.Само топливо, как правило, алюминиевое. Пропеллент удерживается вместе полимерным связующим, обычно полиуретаном или полибутадиенами, которое также используется в качестве топлива. Иногда добавляются дополнительные соединения, такие как катализатор, помогающий увеличить скорость горения, или другие агенты, облегчающие производство порошка. Конечный продукт представляет собой резиноподобное вещество с консистенцией ластика из твердой резины. Композитные топлива часто идентифицируются по типу используемого полимерного связующего.Двумя наиболее распространенными связующими являются акрилонитрил полибутадиенакриловой кислоты (PBAN) и полибутадиен с концевыми гидроксильными группами (HTPB). Составы PBAN дают немного более высокие удельный импульс, плотность и скорость горения, чем эквивалентные составы, использующие HTPB. Однако пропеллент PBAN сложнее смешивать и обрабатывать, и он требует повышенной температуры отверждения. Связующее HTPB прочнее и гибче, чем связующее PBAN. Составы как PBAN, так и HTPB приводят к получению пропеллентов с превосходными эксплуатационными характеристиками, хорошими механическими свойствами и потенциально долгим временем горения. Твердотопливные двигатели имеют множество применений. Мелкие твердые частицы часто приводят в действие последнюю ступень ракеты-носителя или прикрепляются к полезной нагрузке, чтобы вывести ее на более высокие орбиты. Средние твердые тела, такие как вспомогательный модуль полезной нагрузки (PAM) и инерциальный верхний каскад (IUS), обеспечивают дополнительный импульс для вывода спутников на геостационарные орбиты или на планетарные траектории. Ракеты-носители «Титан», «Дельта» и «Спейс Шаттл» используют прикрепляемые твердотопливные ракеты для обеспечения дополнительной тяги при взлете.Space Shuttle использует самые большие твердотопливные ракетные двигатели из когда-либо построенных и запущенных. Каждый ускоритель содержит 500 000 кг (1 100 000 фунтов) топлива и может создавать тягу до 14 680 000 Ньютонов (3 300 000 фунтов). Гибридные топлива Гибридные топливные двигатели представляют собой промежуточную группу между твердотопливными и жидкостными двигателями. Одно из веществ твердое, обычно топливо, а другое, обычно окислитель, жидкое. Жидкость впрыскивается в твердое тело, топливный резервуар которого также служит камерой сгорания.Основным преимуществом таких двигателей является то, что они имеют высокие характеристики, аналогичные характеристикам твердого топлива, но сгорание можно замедлить, остановить или даже возобновить. Эту концепцию трудно использовать для разной большой тяги, и поэтому гибридные топливные двигатели строятся редко. Гибридный двигатель, использующий закись азота в качестве жидкого окислителя и резину HTPB в качестве твердого топлива, приводил в действие транспортное средство SpaceShipOne , получившее награду Ansari X-Prize.
Составлено, отредактировано и частично написано Робертом А. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||