На сколько градусов нагреется 5 кг воды при сжигании 25 г каменного угля: На сколько градусов нагреется 5 кг воды при сжигании 25 г каменного угля, если считать, что

Содержание

Задачи на «Количество теплоты» — О’Пять пО физике!

ВАРИАНТ 1.

Часть Б.
1. На сколько градусов нагреется 3 кг воды, если ей сообщить 630 кДж теплоты?
2. Для нагревания свинцовой детали на 10 оС, было затрачено 1400 Дж теплоты. Какова масса детали?
3. При сгорании 0,5 кг топлива выделилось 22 МДж теплоты. Определить удельную теплоту сгорания этого топлива.

Часть В.
1. Какое количество теплоты требуется для нагревания 10 литров воды от 20 до 100 оС в алюминиевом баке массой 1 кг?
2. Сколько кг дров нужно, чтобы 200 кг воды нагреть от 10 до 70 оС?
3. На сколько градусов нагреется 600 г воды, если в эту воду опустить латунную гирю массой 500 г, которая остывает в воде от 80 до 20 оС?

ВАРИАНТ № 2.

Часть Б.
1. Каменный уголь массой 200 г дает 6 МДж теплоты. Найти по этим данным удельную теплоту сгорания угля.
2. Для нагревания детали массой 0,5 кг от 10 до 90 оС потребова­лось 15200 Дж теплоты. Определить удельную теплоемкость вещества этой детали.
3. Кусок меди массой 1,2 кг, остывая до температуры 20 о

С, выделил 114 кДж тепла. Какова первоначальная температура меди?

Часть В.
1. На сколько градусов можно нагреть 100 кг воды при сжигании 0,5 кг каменного угля, если считать, что на нагрев воды пошло все тепло от сгорания угля?
2. Температура 5 кг воды повысилась от 7 до 53 оС при опускании в нее нагретой железной гири. Определите массу гири, если после опускания ее в воду температура гири понизилась с 1103 до 53 оС.
3. В аквариуме имеется 20 л воды при 14 о С. Сколько воды с температурой 40 оС надо добавить в аквариум, чтобы получилась вода с температурой 20 оС?

ВАРИАНТ № 3.

Часть Б.
1. На нагревание 200 г воды, взятой при температуре 10 оС было затрачено 63 кДж тепла. До какой температуры нагрелась вода?
2. При сжигании природного газа получили 33 МДж теплоты. Доста­точно ли этого количества теплоты, чтобы нагреть 200 литров воды от 10 до 60

оС?
3. Сколько г бензина надо сжечь, чтобы получить 92 кДж теплоты?

Часть В.
1. Сколько надо сжечь спирта, чтобы нагреть 2 кг воды от 15 до 50оС, считая, что на нагревание воды пошла вся теплота сгорания спирта?
2. Стальной резец массой 400 г раскален до желтого цвета. Какой температуре соответствует такой цвет, если этот резец, опущенный в воду для закалки, нагрел 800 г воды на 42 оС?
3. В аквариум налито 25 л воды при 17 оС. Сколько горячей воды при 72 оС нужно долить в аквариум, чтобы установилась температура 22 оС?

ВАРИАНТ 4.

Часть Б.
1. На сколько градусов изменится температура воды в стакане, если ей сообщить количество теплоты, равное 10 Дж? Масса воды 200 г.
2. При сгорании 3 г пороха получается 11400 Дж теплоты. Определите удельную теплоту сгорания пороха.

3. При охлаждении медного паяльника до 20оС выделилось 30400 Дж энергии. До какой температуры был нагрет паяльник, если его масса 200 г?

Часть В.
1. Сколько надо сжечь спирта, чтобы нагреть 300 г воды от 20 до 100 оС, если считать, что на нагревание пошло 30% всего тепла, отданного спиртовкой?
2. В железном котелке массой 800 г нагревается 5 л воды от 10 до 100 оС. Какое количество теплоты необходимо для этого?
3. Какое количество воды можно вскипятить, сжигая 0,5 кг дров, если начальная температура воды 10 оС, а на нагревание ее пошла вся теплота сгорания дров?

ТЕСТ

 1. Какие виды энергии входят во внутреннюю энергию тела?

1. Потенциальная и кинетическая энергия тела.
2. Потенциальная энергия тела и кинетическая энергия молекул тела.
3. Кинетическая энергия тела и потенциальная энергия взаимодействия молекул тела.

4. Кинетическая энергия молекул и потенциальная энергия взаимодействия молекул тела.

2. Для получения воды с температурой 4О оС к 5 кг кипятка при 1ОО оС добавили холодную воду, имеющей температуру 1О оС. Сколько холодной воды было добавлено ?

1. 5 кг.                    2. 1О кг.                         3. 15 кг.                  4. 2О кг.

3. На что расходуется энергия, подводимая к жидкости во время кипения ?

1. На повышение температуры жидкости.                                         2. На парообразование.

4. Тающий лед принесли в помещение, температура в котором О оС.
    Будет ли лед в этом помещении продолжать таять ?

1. Да.                      2. Нет.

5. Сколько воды можно нагреть от O до 1OO оС, количеством теплоты, выделившимся при сгорании 1 кг дизельного топлива ?
     Удельная теплота сгорания дизельного топлива 42OOO кДж/кг.
     Удельная теплоемкость воды 42OO Дж/кг*град.

1. 1 кг.               2. 1O кг.                         3. 1OO кг.                         4. 1OOO кг.

6. Можно ли охладить воздух в кухне, если дверцу холодильника оставить открытой?

1. Да.                           2. Нет.

7. Вода падает с высоты 42О м. На сколько градусов повысилась бы ее температура, если бы вся ее потенциальная энергия пошла на нагревание воды? g = 1О м/с2 , с = 42ОО Дж/(кг*К)

1. О,1 К.                               2. 1О К.                                 3. 1ОО К.

Контрольная работа по физике

КР-1. Расчет количества теплоты 8/1

Вариант 1

I 1.Какое количество теплоты требуется для нагревания стальной детали массой 200 г от 35 до 1235 °С?

2.Сколько энергии выделилось при охлаждении куска меди массой 0,6 кг на 250 °С?

3.Какое количество теплоты выделится при сжигании 3,5 кг торфа?

_________________________________________________________

II 4.Для нагревания 400 г свинца от 25 до 45 °С требуется количество теплоты 1120 Дж. Определите удельную теплоемкость свинца.

5.Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы в алюминиевом чайнике массой 700 г вскипятить 2 кг воды? Начальная температура воды 20 °С.

6.На сколько градусов нагреется 4 кг воды при сжигании 30 г каменного угля, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании угля, пойдет на нагревание воды?

______________________________________________________________

III 7.В воду с температурой 20 °С влили ртуть, масса которой равна массе воды. Определите начальную температуру ртути, если установившаяся температура стала 21 °С.

8.Сколько граммов древесного угля надо сжечь в самоваре, емкость которого 5 л, чтобы нагреть в нем воду от 20 до 100 °С? Учесть, что только 25% выделяемой энергии расходуется на нагревание.

9.Чтобы охладить до 60 °С 2 л воды, взятой при температуре 80 °С, в нее добавляют холодную воду, температура которой 10 °С. Сколько литров холодной воды требуется добавить?

КР-1. Расчет количества теплоты 8/1

Вариант 2

I 1.Какое количество теплоты требуется для нагревания кирпича массой 4 кг от 15 до 30 °С?

2.Какое количество теплоты отдал окружающей среде кипяток массой 3 кг при остывании до 50 °С?

3.Сколько энергии выделится при полном сгорании 4 т каменного угля?

_______________________________________________________________

II 4.Воду какой массы можно нагреть от 0 до 60 °С, сообщив ей количество теплоты 500 кДж?

5.Определите, какое количество теплоты потребуется для нагревания смеси из 300 г воды и 50 г спирта от 20 до 70 °С.

6.Сколько граммов спирта потребуется, чтобы нагреть до кипения 3 кг воды, взятой при температуре 20 °С? Потерями тепла пренебречь.

_______________________________________________________________

III 7.В воду массой 5 кг, взятую при температуре 7 СС, погрузили кусок железа, нагретый до 540 °С. Определите массу железа, если температура смеси стала равной 40 °С.

8.В резервуаре нагревателя находится 800 г керосина. Сколько литров воды можно нагреть этим количеством керосина от 10 до 100 °С, если на нагревание расходуется 40% выделяемой энергии?

9.Металлический цилиндр массой 200 г нагрели в кипящей воде до 100 °С и затем опустили в воду массой 400 г, имеющую температуру 22 °С. Через некоторое время температура воды и цилиндра стала равной 25 °С. Какова удельная теплоемкость металла, из которого сделан цилиндр?

КР-1. Расчет количества теплоты 8/1

Вариант 11

I

1.Какое количество теплоты требуется для нагревания железной детали массой 200 г от 35 до 1235 °С?

2.Сколько энергии выделилось при охлаждении куска свинца массой 0,6 кг на 200 °С?

3.Какое количество теплоты выделится при сжигании 3,5 кг нефти?

_________________________________________________________

II

4.Для нагревания 400 г свинца от 25 до 45 °С требуется количество теплоты 1120 Дж. Определите удельную теплоемкость свинца.

5.Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы в алюминиевом чайнике массой 500 г вскипятить 2 кг воды? Начальная температура воды 10 °С.

6.На сколько градусов нагреется 4 кг воды при сжигании 30 г древесного угля, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании угля, пойдет на нагревание воды?

______________________________________________________________

III

7.В воду с температурой 20 °С влили ртуть, масса которой равна массе воды. Определите начальную температуру ртути, если установившаяся температура стала 21 °С.

8.Сколько граммов древесного угля надо сжечь в самоваре, емкость которого 5 л, чтобы нагреть в нем воду от 20 до 100 °С? Учесть, что только 25% выделяемой энергии расходуется на нагревание.

9.Чтобы охладить до 60 °С 2 л воды, взятой при температуре 80 °С, в нее добавляют холодную воду, температура которой 10 °С. Сколько литров холодной воды требуется добавить?

КР-1. Расчет количества теплоты 8/1

Вариант 22

I

1.Какое количество теплоты требуется для нагревания куска серебра массой 4 кг от 15 до 30 °С?

2.Какое количество теплоты отдал окружающей среде кипяток массой 3 кг при остывании до 60 °С?

3.Сколько энергии выделится при полном сгорании 4 т дров?

_______________________________________________________________

II

4.Воду какой массы можно нагреть от 0 до 60 °С, сообщив ей количество теплоты 300 кДж?

5.Определите, какое количество теплоты потребуется для нагревания смеси из 300 г воды и 50 г спирта от 20 до 70 °С.

6.Сколько граммов спирта потребуется, чтобы нагреть до кипения 3 кг воды, взятой при температуре 20 °С? Потерями тепла пренебречь.

______________________________________________________________

III

7.В воду массой 5 кг, взятую при температуре 7 СС, погрузили кусок железа, нагретый до 540 °С. Определите массу железа, если температура смеси стала равной 40 °С.

8.В резервуаре нагревателя находится 800 г керосина. Сколько литров воды можно нагреть этим количеством керосина от 10 до 100 °С, если на нагревание расходуется 40% выделяемой энергии?

9.Металлический цилиндр массой 200 г нагрели в кипящей воде до 100 °С и затем опустили в воду массой 400 г, имеющую температуру 22 °С. Через некоторое время температура воды и цилиндра стала равной 25 °С. Какова удельная теплоемкость металла, из которого сделан цилиндр?

Россети Урал — ОАО “МРСК Урала”

Согласие на обработку персональных данных

В соответствии с требованиями Федерального Закона от 27.07.2006 №152-ФЗ «О персональных данных» принимаю решение о предоставлении моих персональных данных и даю согласие на их обработку свободно, своей волей и в своем интересе.

Наименование и адрес оператора, получающего согласие субъекта на обработку его персональных данных:

ОАО «МРСК Урала», 620026, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 140 Телефон: 8-800-2501-220.

Цель обработки персональных данных:

Обеспечение выполнения уставной деятельности «МРСК Урала».

Перечень персональных данных, на обработку которых дается согласие субъекта персональных данных:

  • — фамилия, имя, отчество;
  • — место работы и должность;
  • — электронная почта;
  • — адрес;
  • — номер контактного телефона.

Перечень действий с персональными данными, на совершение которых дается согласие:

Любое действие (операция) или совокупность действий (операций) с персональными данными, включая сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу, обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение.

Персональные данные в ОАО «МРСК Урала» могут обрабатываться как на бумажных носителях, так и в электронном виде только в информационной системе персональных данных ОАО «МРСК Урала» согласно требованиям Положения о порядке обработки персональных данных контрагентов в ОАО «МРСК Урала», с которым я ознакомлен(а).

Согласие на обработку персональных данных вступает в силу со дня передачи мною в ОАО «МРСК Урала» моих персональных данных.

Согласие на обработку персональных данных может быть отозвано мной в письменной форме. В случае отзыва согласия на обработку персональных данных.

ОАО «МРСК Урала» вправе продолжить обработку персональных данных при наличии оснований, предусмотренных в п. 2-11 ч. 1 ст. 6 Федерального Закона от 27.07.2006 №152-ФЗ «О персональных данных».

Срок хранения моих персональных данных – 5 лет.

В случае отсутствия согласия субъекта персональных данных на обработку и хранение своих персональных данных ОАО «МРСК Урала» не имеет возможности принятия к рассмотрению заявлений (заявок).

Какое количество теплоты выделиться при полном сгорании 200 г каменного угля?

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Оценка

Текст задачи

«3»

  1. Какое количество теплоты выделиться при полном сгорании 200 г каменного угля?

  2. Какое количество пороха надо сжечь, что бы выделилось 310 кДж тепла? (ответ выразите в граммах)

  3. При сгорании 2 кг дизельного топлива выделилось 84 МДж теплоты. Рассчитайте удельную теплоту сгорания топлива.

«4»

  1. Сколько надо сжечь каменного угля, чтобы получить такое же количество теплоты, которое выделиться при полном сгорании 100 г нефти?

  2. На сколько градусов можно нагреть 2 кг воды при сжигании 30 г природного газа. Считайте, что вся теплота при сжигании газа идет на нагревание воды.

  3. Чтобы вскипятить 500 г воды, взятой при 10°С, требуется сжечь 12 г керосина. Рассчитайте КПД нагревателя.

«5»

  1. Определите КПД спиртовки, в которой при нагревании 300 г воды от 20 до 80°С сгорало 15 г спирта

  2. На примусе в медной кастрюле массой 5 кг нагревают 4 л воды от 25°С до кипения. Определите расход керосина, считая, что вся теплота, выделившаяся при сгорании керосина пошла на нагревание воды и кастрюли

  3. Сколько надо сжечь природного газа, чтобы нагреть 200 мл спирта на 10°С. КПД нагревателя 45%.



Похожие документы:

  1. Расчет количества теплоты

    Документ

    18. Сколько потребуется спирта, чтобы довести до кипения 200 г воды, взятой при температуре 25 °С, считая, что вся теплота, полученная при сгорании спирта,

  2. Какое количество теплоты надо сообщить 2 кг воды, чтобы повысить ее температуру от 20 до 70 °С?

    Документ

    Какое количество теплоты требуется для нагревания до 100 °С алюминиевого бака емкостью 10 л, наполненного водой при температуре 20 °С? Масса бака 1 кг.

  3. Банк задач на расчёт количества теплоты

    Документ

    Какое количество теплоты получила вода при нагревании от 15 до 25 ºС в бассейне, длина которого 100 м, ширина 6 м и глубина 2 м? Плотность воды 1 кг/м³.

  4. Контрольная работа №1 по теме «Виды теплопередачи. Количество теплоты»

    Документ

    Оловянный и латунный шары одинаковой массы , взятые при температуре 20 °С, опустили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты получат шары от воды при нагревании?

  5. Кр расчет количества теплоты

    Документ

    6. На сколько градусов нагреется 4 кг воды при сжига­нии 30 г каменного угля, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании угля, пойдет на нагревание воды?

Другие похожие документы..

Сайт учителя — Расчет количества теплоты. Задания уровня «В».

Расчет количества теплоты.

Задания уровня «В».

1. Температура свинцовой детали массой 400 г равна 235°С. Какое количество теплоты она передает окружающим телам, охлаждаясь до температуры 25°С?

2. На сколько градусов остынет в питьевом баке емкостью 10 л кипяток, если он отдаст в окружающее пространство 2 МДж теплоты?

3. Рассчитайте массу железной детали, если для ее нагревания от температуры 20°С до температуры 200°С потребовалось 20,7 кДж теплоты.

4. Нагреется ли 2,5 л воды от температуры 20°С до 100°С, если ее внутренняя энергия увеличилась на 500 кДж?

5. При обработке холодом стальную деталь массой 540 г при температуре 20°С поместили в холодильник, температура которого равна 80°С. Какое количество теплоты выделилось при охлаждении детали?

6. Какое количество теплоты потребуется для нагревания на 18°С воздуха в комнате, размеры которой 4 м х 5 м х 2,5 м? Сколько воды можно нагреть этой же теплотой на такое же число градусов?

7. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 50 г растительного масла от температуры 15°С до 115°С, налитого в чугунную сковородку массой 1,25 кг.

8. Какое количество теплоты потребуется для нагревания 1,6 л воды в алюминиевом чайнике массой 750 г от температуры 20°С до 80°С?

9. Рассчитайте первоначальную температуру куска меди массой 1,2 кг, если при его охлаждении до температуры 20°С выделилось 115 кДж теплоты.

10. Определите количество теплоты, которое потребуется для нагревания 15 л воды в железном котле массой 4,5 кг от температуры 15°С до температуры 100°С.

11. На нагревание кирпича массой 4 кг на 63 °С затрачено такое же количество теплоты, как и на нагревание той же массы воды на 13,2°С. Какова удельная теплоемкость кирпича?

12. На сколько градусов нагреется медный брусок массой 2 кг, если он получит всю внутреннюю энергию, выделившуюся при остывании 200 г воды от температуры 100°С до температуры 20°С?

13. Алюминиевый бидон массой 10 кг вмещает 30 л молока. Какое количество теплоты потребуется для нагревания молока в бидоне от 0°С до температуры 70°С (пастеризация)?

14. Рассчитайте количество теплоты, которое потребуется для нагревания смеси, состоящей из 500 г воды и 100 г спирта от температуры 20°С до температуры 60°С.

15. Какое количество теплоты потребуется для нагревания 2,3 кг воды в медной кастрюле массой 1,6 кг от температуры 10°С до температуры 100°С?

16. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 300 г спирта? Сколько воды можно нагреть на 60°С этим теплом?

17. Определите количество теплоты, которое выделится при полном сгорании топлива, полученного при смешивании бензина массой 2 кг и керосина массой 3 кг.

18. Каким количеством природного газа можно заменить 2 г водорода, чтобы получить такое же количество теплоты, что и при сжигании водорода?

19. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 1 т каменного угля? Каким количеством торфа можно заменить этот уголь?

20. Сколько бензина нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько ее выделяется при полном сгорании 4 кг каменного угля?

21. На сколько градусов нагреется 5 кг воды при сжигании 25 г каменного угля, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании угля, пойдет на нагрев воды?

22. Какова масса дров, которая потребуется для нагрева 20 л воды от температуры 30°С до температуры 100°С? Потерями тепла пренебречь.

23. Определите, какое количество воды можно нагреть на 40°С теплом, выделившимся при полном сгорании 10 г керосина, если не учитывать потерь тепла.

24. Какое количество каменного угля необходимо сжечь, чтобы получить такое же количество теплоты, как и при сгорании 3 л керосина?

25. Какое количество спирта потребуется для того, чтобы нагреть 3 кг воды, взятой при температуре 20°С, до 100°С? Считать, что вся энергия, полученная при сгорании спирта, пойдет на нагрев воды.

Контрольная работа Тепловые явления (8 класс)

Контрольная работа №1.

«Тепловые явления»

Вариант 1

Задача 1.

Какое количество теплоты требуется для нагревания стальной детали массой 200 г от 35 до 1235оС?

Задача 2.

Какое количество теплоты выделится при сжигании 3,5 кг торфа?

Задача 3.

Для нагревания 400 г свинца от 25 до 45о С требуется количество теплоты 1120 Дж. Определите удельную теплоёмкость свинца.

Задача 4.

Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы в алюминиевом чайнике массой 700 г вскипятить 2 кг воды? Начальная температура воды 200С.

Задача 5.

На сколько градусов нагреется 50 кг воды при сжигании 350 г каменного угля, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании угля, пойдет на нагревание воды?

Контрольная работа №1.

«Тепловые явления»

Вариант 2

Задача 1.

Какое количество теплоты требуется для нагревания кирпича массой 4 кг от 15 до 30о С?

Задача 2.

Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 4т каменного угля?

Задача 3.

Воду какой массы можно нагреть от 0 до 60о С, сообщив ей количество теплоты 500 кДж?

Задача 4.

Определите, какое количество теплоты потребуется для нагревания смеси из 300 г воды и 50 г спирта от 20 до 70оС.

Задача 5.

Сколько граммов спирта потребуется, чтобы нагреть до кипения 3 кг воды, взятой при температуре 20о С? Потерями тепла пренебречь.

Контрольная работа №1.

«Тепловые явления»

Вариант 3

Задача 1.

Какое количество теплоты выделилось при охлаждении куска меди массой 0,6 кг от 272 до 22о С?

Задача 2.

Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 200 г спирта?

Задача 3.

Определите массу серебряной ложки, если для изменения ее температуры от 20 до 40оС требуется сообщить ей количество теплоты равное 250 Дж.

Задача 4.

Алюминиевая кастрюля массой 250 г вмещает 2 кг молока. Какое количество теплоты требуется для нагревания в этой кастрюле молока от 15 до 100о С?

Задача 5.

Рассчитайте массу керосина, который потребуется сжечь для того, чтобы нагреть 10 кг воды от 10 до 80оС, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании керосина, пойдёт на нагрев воды.

Контрольная работа №1.

«Тепловые явления»

Вариант 4

Задача 1.

Какое количество теплоты необходимо для нагревания от 10 до 40оС латунной гири массой 100 г?

Задача 2.

Определите количество теплоты, выделяющееся при сжигании 50 кг дров.

Задача 3.

Сколько граммов стали можно нагреть на 20о С, сообщив ей количество теплоты 1500 Дж.?

Задача 4.

В медной кастрюле массой 1,6 кг находится 2,3 кг воды. Сколько теплоты потребуется для нагревания от 10оС до 100оС кастрюли с водой?

Задача 5.

Воду какой массы можно нагреть от 30о С до кипения, израсходовав 2кг дров? Потерями тепла пренебречь.

Контрольная работа «Количество теплоты» | Тренажёр по физике (8 класс):

Количество теплоты (8 класс) Вариант 1.

1. Какое количество теплоты выделяется при сгорании 4 кг торфа? Удельная теплота сгорания торфа 14·106 Дж/кг.

2. Какое количество теплоты требуется для нагревания 15 кг воды от 10°С до 90°С в алюминиевом баке массой 3 кг? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), алюминия 920 Дж/(кг·°С).

3. Какое количество воды можно вскипятить, сжигая 0,6 кг дров, если начальная температура воды 12°С, а на нагревание ее пошла вся теплота сгорания дров? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), удельная теплота сгорания дров 13·106 Дж/кг.

4. Мальчик налил в стакан 200 г кипятка, а затем добавил 100 г воды с температурой 30°С. Определите температуру, которая установилась в стакане.

5.В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты Q1 = 1,5 • 106 Дж, передано холодильнику количество теплоты

 Q2 = -1,2 • 106 Дж. Вычислите КПД машины и сравните его с максимально возможным КПД, если температуры нагревателя и холодильника соответственно равны 260 °С и 40 °С.

Количество теплоты (8 класс) Вариант 2.

1. Сколько теплоты нужно для нагревания латунной гири массой 250 г от 15°С до 30°С? Удельная теплоемкость латуни 380 Дж/(кг·°С).

2. Сколько грамм бензина надо сжечь, чтобы получить 138 кДж теплоты? Удельная теплота сгорания бензина 46·106 Дж/кг.

3. На сколько градусов можно нагреть 120 л воды при сжигании 0,6 кг каменного угля, если считать, что на нагрев воды пошло все тепло от сгорания угля? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), плотность воды 1000 кг/м3, удельная теплота сгорания угля 30·106 Дж/кг.

4. Температура 4 кг воды повысилась от 9°С до 55°С при опускании в нее нагретой железной гири. Определите массу гири, если после опускания ее в воду температура гири понизилась с 1100°С до 50°С. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), железа 460 Дж/(кг·°С).

5. В паровой турбине для получения пара с температурой 260 °С сжигают дизельное топливо массой 0,4 кг. При этом пар совершает работу 1 кВт • ч. Температура холодильника 40 °С. Вычислите КПД турбины. Удельная теплота сгорания дизельного топлива 42 МДж/кг.

Количество теплоты (8 класс) Вариант 3.

1. Сколько теплоты выделится при сгорании 0,6 кг нефти? Удельная теплота сгорания нефти 44·106 Дж/кг.

2. Какое количество теплоты получила вода при нагревании от 30°С до 35°С в бассейне, длина которого 50 м, ширина 5 м, а глубина 2 м? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), плотность воды 1000 кг/м3.

3. Сколько надо сжечь спирта, чтобы нагреть 2 л воды от 25°С до 75°С, считая, что на нагревание воды пошла вся теплота сгорания спирта? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), плотность воды 1000 кг/м3, удельная теплота сгорания спирта 27·106 Дж/кг.

4. В аквариум налито 26 л воды при 16°С. Сколько литров горячей воды при 72°С нужно долить в аквариум, чтобы установилась температура 22°С?

5. В цилиндре находится газ, для нагревания которого сжигают нефть массой 2 кг с удельной теплотой сгорания 4,3 • 107 Дж/кг. Расширяясь, газ совершает работу 10 кВт • ч. На сколько изменилась внутренняя энергия газа? Чему равен КПД установки?

Количество теплоты (8 класс) Вариант 4.

1. Стальная деталь массой 30 кг при обработке на станке нагрелась на 60°С. Какое количество теплоты получила деталь? Удельная теплоемкость стали 500 Дж/(кг·°С).

2. В печи сгорели сухие сосновые дрова объёмом 0,02 м3 и торф массой 6 кг. Сколько теплоты выделилось в печи? Удельная теплота сгорания дров 13·106 Дж/кг, торфа 14·106 Дж/кг, плотность дров 400 кг/м3.

3. Сколько надо сжечь спирта, чтобы нагреть 350 г воды от 10°С до 90°С, если считать, что на нагревание пошло 30% всего тепла, отданного спиртовкой? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), удельная теплота сгорания спирта 27·106 Дж/кг.

4.На сколько градусов нагреется 700 г воды, если в эту воду опустить латунную гирю массой 500 г, которая остывает в воде от 90°С до 30°С? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), удельная теплоемкость латуни 380 Дж/(кг·°С)

5. Двигатель автомобиля развивает мощность 20 кВт. Определите КПД двигателя, если при скорости 40 км/ч он потребляет 10 л бензина на 100 км пути. Плотность бензина 700 кг/м3. При сгорании 1 кг бензина выделяется количество теплоты, равное 4,5 • 107 Дж.

энергия — удельная теплоемкость

энергия — удельная теплоемкость

Космонавт в пространство должно поглощать 2400 кДж солнечной энергии в контейнере с точно известный объем воды. Температура воды должна повышаться с От 20 ° C до 34,5 ° С. Какое количество воды в емкости?

Поглощенная энергия водой дается выражением ниже
Энергия = теплоемкость X температура подъем X масса воды
2 400 000 = 4.18Дж / г / ° С X 14,5 ° C X масса воды
39,6 кг = масса воды

Нажмите чтобы скрыть решение

1 а) 80 мл воды при 17 ° C до 50 ° С;

Повышение температуры = 50 ° C — 17 ° C = 33 ° C
масса = 80 грамм
Удельная теплоемкость = 4,18 Дж / г / ° C
Требуемая энергия = 4,18 Дж / г / ° C X 80 г X 33 ° C = 11,035 кДж


б) 2,3 литра воды от 34 ° С до 100 ° С;

Повышение температуры = 100 ° С — 34 ° С = 66 ° С
масса = 2300 грамм
Удельная теплоемкость = 4.18 Дж / г / ° C
Требуемая энергия = 4,18 Дж / г / ° C X 2300 г X 66 ° C = 634,524 кДж


в) 200 г растительного масла от 23 ° C до 100 ° C


Повышение температуры = 100 ° C — 23 ° С = 77 ° С
масса = 200 грамм
Удельная теплоемкость = 2,2 Дж / г / ° C
Требуемая энергия = 2,2 Дж / г / ° C X 200 г X 77 ° C = 33,88 кДж

Нажмите чтобы скрыть решение

3,450,560 Дж энергии поглощаются 300 кг воды.Если начальная температура вода 20 ° C какая конечная температура?

Поглощенная энергия водой дается выражением ниже
Энергия = теплоемкость X температура подъем X масса воды
3,450,560 = 4,18 Дж / г / ° C X ° C X 300,000
3,450,560 / 4,18 / 300,00 = изменение температура = 2,75

Конечная температура составляет 20 ° C + 2,75 ° C = 22,75 ° C

Нажмите чтобы скрыть решение

Арахис массы 2.34 г сжигается в калориметре, содержащем 100 мл воды. Если температура калориметра поднимается с 23,5 ° C до 27,7 ° C рассчитайте содержание энергии арахиса в джоулях на грамм.

Поглощенная энергия водой дается выражением ниже
Энергия = теплоемкость X температура подъем X масса воды
Энергия = 4,18 Дж / г / ° C X 4,2 ° C X 100 г
Энергия = 1,76 кДж

Энергия / грамм = 1,76 / 2,34 = 750.2Дж / грамм

Нажмите чтобы скрыть решение

Когда было сожжено 0,15 грамма гептана в калориметре бомбы, содержащем 1,5 кг воды, температура поднялась от От 22,000 ° C до 23,155 ° C. Рассчитайте тепло, выделяемое гептаном во время горение на моль. Это известно как теплота сгорания.

Энергия = теплоемкость X повышение температуры X масса воды
7,242 кДж = 4,18 Дж / г / ° C Х 1.155 ° C X 1,500
Моль гептана = 0,15 / 102 = 0,0015

Энергия / моль = 4827,9 кДж / моль

Нажмите чтобы скрыть решение

Вы заметили как одни вещества могут поглощать гораздо больше энергии, чем другие раньше повышение их температуры? Под жарким летним солнцем ведро с песком станет горячее ведра воды, даже если они оба впитали такое же количество солнечной энергии.Кастрюля с маслом быстрее нагреется над плитой, чем такое же количество воды, помещенное в ту же кастрюлю.

Почему?

Вещества впитывают тепловая энергия в их связях. Когда определенные материалы поглощают энергию, их повышение температуры зависит от их способности накапливать тепловую энергию в их облигациях. Количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамм вещества на 1 градус Цельсия известен как теплоемкость этого вещества.

У воды есть один наивысшей теплоемкости со значением 4,18 Дж / г / ° C. Готовка нефть имеет теплоемкость 2,2 Дж / г / C, а песок — 0,48 Дж / г / ° C. Водородная связь между молекулами воды придает жидкости высокую удельную теплоемкость.

Как мы используем удельная теплоемкость в наших расчетах?
Давайте попробуем несколько примеров.

1) Рассчитайте необходимое количество энергии вскипятить 100 мл воды на чашку чая, если начальная температура воды 27 лет.0 ° С. (Плотность воды 1г / мл)

Так как плотность воды составляет 0,997 г / мл, при температуре 25 o ° C мы можем округлить его до 1,00 г / мл. Итак, 100 мл воды имеют массу 100 грамм. Изменение температуры составляет (100 ° C — 27 ° C) = 73 ° C. Поскольку удельная теплоемкость воды составляет 4,18 Дж / г / ° C, мы можем рассчитать количество энергии, необходимое для выражение ниже.

Требуемая энергия = 4,18 Дж / г / ° C X 100 г X 73 ° C = 30.514KJ.

Попробуйте несколько упражнений.
1) Рассчитайте количество энергии, необходимое для нагрева
а) 80 мл воды при температуре от 17 ° C до 50 ° C;
б) 2,3 литра воды от 34 ° С до 100 ° С;
в) 200 г растительного масла от 23 ° C до 100 ° C Растворы

An космонавту в космосе необходимо поглощать 2400 кДж солнечной энергии в контейнере с точно известным объемом воды.Температура воды необходимо увеличить с 20 ° C до 34,5 ° С. Какая сумма воды в емкости?
Решение

3,450,560 Дж энергии поглощаются 300 кг воды. Если начальная температура воды 20 ° C какая конечная температура?
Решение

А арахис массой 2,34 г сжигают в калориметре, содержащем 100 мл воды.Если температура калориметра поднимается с 23,5 ° C до 27,7 ° C рассчитайте содержание энергии арахиса в джоулях на грамм.
Решение

Когда 0,15 грамма гептана C 7 H 16 сгорел в калориметре бомбы, содержащем 1,5 кг воды, температура поднялась от 22,000 ° C до 23,155 ° C. Рассчитайте тепло, выделяемое гептаном при горении на моль.Это известно как теплота сгорания.
Решение

Продолжать еще несколько упражнений на удельную теплоемкость.

Дом

гл. 5 упражнений — химия

В течение последнего зимнего месяца в Шебойгане, штат Висконсин, необходимо было получить 3500 кВт / ч тепла, обеспечиваемого печью на природном газе с эффективностью 89%, чтобы поддерживать тепло в небольшом доме (эффективность газовой печи — это процент произведенного тепла. путем сжигания, который передается в дом).

(a) Предположим, что природный газ представляет собой чистый метан, и определим объем природного газа в кубических футах, который потребовался для обогрева дома. Средняя температура природного газа составляла 56 ° F; при этой температуре и давлении 1 атм природный газ имеет плотность 0,681 г / л.

(b) Сколько галлонов сжиженного нефтяного газа потребуется для замены используемого природного газа? Предположим, что СНГ представляет собой жидкий пропан [C 3 H 8 : плотность 0,5318 г / мл; энтальпия горения, 2219 кДж / моль для образования CO 2 ( г ) и H 2 O ( l )], и печь, используемая для сжигания сжиженного нефтяного газа, имеет такую ​​же эффективность, как и газовая печь.

(c) Какая масса углекислого газа образуется при сгорании метана, используемого для отопления дома?

(d) Какая масса воды образуется при сжигании метана, используемого для отопления дома?

(e) Какой объем воздуха требуется, чтобы обеспечить кислородом для сжигания метана, используемого для обогрева дома? Воздух содержит 23% кислорода по массе. Средняя плотность воздуха за месяц составила 1,22 г / л.

(f) Сколько киловатт-часов (1 кВтч = 3,6 × × 10 6 Дж) электроэнергии потребуется для обеспечения тепла, необходимого для обогрева дома? Обратите внимание, что электричество на 100% эффективно производит тепло внутри дома.

(g) Хотя электричество на 100% эффективно для производства тепла внутри дома, производство и распределение электроэнергии не на 100% эффективны. Эффективность производства и распределения электроэнергии, произведенной на угольной электростанции, составляет около 40%. Определенный тип угля обеспечивает при сгорании 2,26 кВтч на фунт. Какая масса этого угля в килограммах потребуется для производства электроэнергии, необходимой для отопления дома, если эффективность производства и распределения составляет 40%?

8.2: Калориметрия (проблемы) — Chemistry LibreTexts

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {1} \)

Бутыль с водой комнатной температуры на 500 мл и бутыль на 2 л с водой той же температуры были помещены в холодильник. Через 30 минут 500-миллилитровая бутылка с водой остыла до температуры холодильника. Через час 2 литра воды остыли до той же температуры. Когда его спросили, какой образец воды потерял больше всего тепла, студент А ответил, что обе бутылки потеряли одинаковое количество тепла, потому что они начинали при одинаковой температуре и заканчивали при одинаковой температуре.Студент Б подумал, что 2-литровая бутылка с водой теряет больше тепла, потому что в ней больше воды. Третий студент считал, что бутылка с водой емкостью 500 мл теряет больше тепла, потому что остывает быстрее. Четвертый студент подумал, что это невозможно сказать, потому что мы не знаем начальную и конечную температуру воды. Укажите, какой из этих ответов правильный, и опишите ошибку в каждом из остальных ответов.

Ответ

Студент A неверен, потому что масса воды в обоих контейнерах не одинакова.

Студент C неверен, потому что бутылка остыла быстрее из-за меньшей массы воды.

Студент D неверен, потому что не имеет значения, какое изменение температуры, если оно одинаково для обеих бутылок.

Студент B прав: если изменение температуры такое же, то у того, у кого больше масса (2-литровая бутылка), больше потери тепла. Мы могли бы доказать это, используя \ (q = c × m × ΔT = c × m × (T_ \ ce {final} −T_ \ ce {initial}) \) из раздела 8.1.

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {2} \)

Сколько миллилитров воды при 23 ° C и плотности 1,00 г / мл необходимо смешать с 180 мл (около 6 унций) кофе при 95 ° C, чтобы полученная комбинация имела температуру 60 ° C? Предположим, что кофе и вода имеют одинаковую плотность и одинаковую удельную теплоемкость (4,184 Дж / г ° C).

Ответ

170 мл

Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

* Номер раздела изменился после того, как это видео было снято *

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {3} \)

Насколько снизится температура чашки (180 г) кофе при 95 ° C, если серебряная ложка 45 г (удельная теплоемкость 0.24 Дж / г ° C) при 25 ° C помещается в кофе, и им позволяют достичь одинаковой температуры? Предположим, что кофе имеет ту же плотность и удельную теплоемкость, что и вода.

Ответ

Температура кофе упадет на 1 градус.

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {4} \)

Алюминиевая ложка массой 45 г (удельная теплоемкость 0,88 Дж / г ° C) при 24 ° C помещается в 180 мл (180 г) кофе при 85 ° C, и температуры обоих становятся равными.

  1. Какова конечная температура, когда они сравняются? Предположим, что у кофе такая же удельная теплоемкость, как у воды.
  2. Когда студентка впервые решила эту задачу, она получила ответ 88 ° C. Объясните, почему это явно неправильный ответ.
Ответьте на

81,95 ° С

Ответ b

Эта температура выше начальной температуры кофе, что невозможно.

Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

* Номер раздела изменился после того, как это видео было снято *

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {5} \)

Температура охлаждающей воды на выходе из горячего двигателя автомобиля составляет 240 ° F. После прохождения через радиатор он имеет температуру 175 ° F. Вычислите количество тепла, передаваемого двигателем в окружающую среду одним галлоном воды с удельной теплоемкостью 4.2 \; кДж \)

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {6} \)

Когда 50,0 г 0,200 M NaCl ( водн. ) при 24,1 ° C добавляют к 100,0 г 0,100 M AgNO 3 ( водн. ) при 24,1 ° C в калориметре, температура увеличивается до 25,2 ° C, как Образуется AgCl ( s ). Предполагая, что удельная теплоемкость раствора и продуктов составляет 4,20 Дж / г ° C, рассчитайте приблизительное количество выделяемого тепла в джоулях.

Ответ

693 Дж

Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {7} \)

Добавление 3.15 г Ba (OH) 2 • 8H 2 O к раствору 1,52 г NH 4 SCN в 100 г воды в калориметре вызвали падение температуры на 3,1 ° C. Предполагая, что удельная теплоемкость раствора и продуктов составляет 4,20 Дж / г ° C, рассчитайте приблизительное количество тепла, поглощенного реакцией, которое можно представить следующим уравнением:

\ [Ba (OH) _2 \ cdot 8H_2O _ {(s)} + 2NH_4SCN _ {(aq)} \ rightarrow Ba (SCN) _ {2 (aq)} + 2NH_ {3 (aq)} + 10H_2O _ {(l) } \]

Ответ

1.4 кДж

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {8} \)

Когда 1,0 г фруктозы, C 6 H 12 O 6 ( s ), сахар, обычно содержащийся во фруктах, сжигается в кислороде в калориметре бомбы, температура калориметра увеличивается на 1,58 ° С. Если теплоемкость калориметра и его содержимого составляет 9,90 кДж / ° C, что составляет q для этого сгорания?

Ответ

15.64 кДж

Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {9} \)

Один из методов производства электроэнергии — сжигание угля для нагрева воды, в результате чего образуется пар, приводящий в действие электрогенератор. Чтобы определить скорость, с которой уголь должен подаваться в горелку на этом типе установки, теплота сгорания на тонну угля должна быть определена с помощью калориметра бомбы.При сжигании 1,00 г угля в калориметре бомбы температура увеличивается на 1,48 ° C. Если теплоемкость калориметра составляет 21,6 кДж / ° C, определите количество тепла, выделяемого при сжигании тонны угля (2000 фунтов). Помните, что 1 кг = 2,2 фунта

Ответ

2,91 x 10 7 кДж

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {10} \)

Чайная ложка углеводной сахарозы (обычного сахара) содержит 16 калорий (16 ккал).Какова масса одной чайной ложки сахарозы, если среднее количество калорий для углеводов составляет 4,1 кал / г?

Ответ

3,9 г

Щелкните здесь, чтобы просмотреть видео решения

* Эта проблема была перенумерована после того, как видео было снято *

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {11} \)

Какова максимальная масса углеводов в порции диетической газировки объемом 6 унций, которая содержит менее 1 калории на банку, если среднее количество калорий для углеводов равно 4.1 калорий / г?

Ответ

0,24 г

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {12} \)

Пинта мороженого высшего качества может содержать 1100 калорий. Какая масса жира в граммах и фунтах должна быть произведена в организме для хранения дополнительных 1,1 × 10 3 калорий, если среднее количество калорий для жира составляет 9,1 калорий / г? Помните, что 1 кг = 2,2 фунта

Ответ

120.87 г или 1,2 x 10 2 г с 2 значащими цифрами

0,266 фунта или 0,27 фунта с 2 значащими цифрами

Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {13} \)

Порция хлопьев для завтрака содержит 3 г белка, 18 г углеводов и 6 г жира. Какова калорийность порции этой крупы, если среднее количество калорий для жира равно 9.1 калорий / г, углеводов — 4,1 калорий / г, белков — 4,1 калорий / г?

Ответ

1,4 × 10 2 калорий

Учебник по энергетике для студентов AP, изучающих экологические науки — AP Central

Даже для практикующих ученых и инженеров энергетические концепции и терминология иногда могут быть запутанными и двусмысленными.Путаница возникает из-за того, что в разных дисциплинах часто используются разные системы измерения и специализированная лексика, уникальная для конкретной отрасли. Ситуация может быть особенно неприятной для начинающего студента-эколога, который может не закончить даже первый курс физики. И эта проблема не решается типичным учебником по окружающей среде, в котором термины, связанные с энергетикой, вводятся только по частям по мере необходимости в контексте конкретной экологической темы.Таким образом, вводный студент, изучающий экологию, часто получает отрывочное, сбивающее с толку и неудовлетворительное введение в концепции и терминологию энергетики. Это вызывает особую тревогу, поскольку использование энергии лежит в основе большинства экологических проблем. Более того, эколог должен уметь общаться с людьми из самых разных дисциплин. Соответственно, он или она должны быть знакомы с различными системами измерения и уметь легко переходить от одной к другой. Эта статья представляет собой краткое введение в основные системы измерения, используемые в науке и технике, с особым акцентом на энергетические термины, полезные для защитников окружающей среды.

Системы измерения

В мире широко используются две системы измерения: обычная система США (USCS, ранее называвшаяся британской системой) футов, фунтов и секунд, которая используется в повседневной жизни в Соединенных Штатах, и метрическая система метров. , килограммы и секунды, которые используются повсюду. В 1960 году метрическая система была принята международным комитетом в Париже в качестве всемирного стандарта для науки и теперь называется Système International или SI.США — единственная крупная страна, которая все еще использует британскую систему измерения (даже Британия перешла на метрическую!), Но эта система прочно укоренилась в американском обществе и вряд ли скоро исчезнет. Подмножеством метрической системы является система сантиметр-грамм-секунда (СГС), которая обычно используется в атомной физике и химии.

Все физические величины, такие как скорость, ускорение, сила, импульс и энергия, в конечном итоге могут быть выражены в трех основных единицах длины, массы и времени.Эти три величины называются фундаментальными единицами , потому что они могут использоваться для определения всех других элементов в конкретной системе измерения. В таблице ниже приведены основные единицы для трех распространенных систем измерения.

Система Длина Масса Время
СИ (мкс) метр килограмм секунды
SI (cgs) сантиметр грамм секунды
USCS (кадр / с) фут пуля секунды

Поскольку единица массы пуля является необычной, USCS упоминается как система фут-фунт-секунда (фут-фунт-секунда), но, строго говоря, фунт (фунт) — это единица силы, а не массы.И наоборот, в системе СИ единица массы килограмм часто используется для выражения силы (силы тяжести), например, веса человека. В этом смысле удобным коэффициентом преобразования между системами является использование «весового эквивалента» 2,2 фунта для массы 1 кг.

Работа и энергия

Физики определяют энергию как «способность выполнять работу», но в некотором смысле это вызывает вопрос, потому что сама работа все еще не определена. Термин «работа» в физике определяется как сила, умноженная на расстояние, на которое действует сила.Таким образом, мы получаем представление о том, что энергия — это свойство, которое позволяет перемещать объекты с одного места на другое и тем самым выполнять физический труд или «работу». Сама энергия может проявляться в различных формах — например, солнечная энергия, электрическая энергия, химическая энергия, тепловая энергия и ядерная энергия — но суть в том, что все формы могут использоваться для работы. Таким образом, все единицы энергии должны быть в конечном итоге сведены к единицам работы, то есть сила x расстояние. Из закона Ньютона мы знаем, что сила — это масса x ускорение.Итак, расширяя приведенную выше таблицу, мы получаем:

Система Сила = Масса x Разгон
СИ (мкс) ньютон кг м / с 2
SI (cgs) dyne грамм см / с 2
USCS (кадр / с) фунтов пуля фут / с 2

И, наконец, таблица по энергии:

Система Энергия = Сила x Расстояние
СИ (мкс) джоуль ньютон метр
SI (cgs) эрг dyne см
USCS (кадр / с) фут-фунт фунтов футов

Обратите внимание, что хотя ньютон и джоуль названы по именам людей, они не пишутся с заглавной буквы при использовании в качестве единицы измерения.Однако соответствующие символы (N и J) пишутся с заглавной буквы при независимом использовании.

Ньютон

Единица силы в системе СИ, ньютон (Н), конечно, названа в честь Исаака Ньютона. Из вышесказанного мы видим, что 1 Н = 1 кг-м / с 2 , что эквивалентно примерно 0,225 фунта. Учтите, что 1 Н не равен весу 1 кг.

Джоуль

Подобно единице силы, джоуль (Дж) назван в честь сэра Джеймса Прескотта Джоуля, известного британского ученого 19 века, который провел множество точных энергетических экспериментов.Один джоуль — это количество работы, совершаемой силой в один ньютон, действующей на расстоянии одного метра. С практической, повседневной точки зрения джоуль — это относительно небольшое количество энергии, но чаще всего он используется в научной работе. Например, энергосодержание одного большого пончика составляет около 10 6 джоулей.

Калорийность

Посредством серии тщательно продуманных экспериментов со шкивами, грузами, гребными колесами и точно измеренными температурами в контейнерах с водой Джоуль убедительно продемонстрировал эквивалентность механической энергии и тепла.До этого времени люди думали, что тепло — это своего рода эфемерное свойство материалов, например жидкость, которая выделяется, когда твердые объекты разбиваются на более мелкие части. Они назвали это свойство калорий , от чего происходит термин калорий, . Джоуль показал, что тепло и механическая энергия эквивалентны, и его тщательные измерения дали нам то, что мы сегодня называем «механическим эквивалентом тепла»:

1 калория = 4,186 джоулей.

Вы можете вспомнить, что одна калория — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия.Одна килокалория повысит температуру 1 кг воды на такую ​​же величину. Килокалорию иногда называют «большой» калорией и пишут с большой буквы, а именно как калория. Очевидно, что такая практика может привести к путанице, поэтому читатель должен постоянно помнить о намерениях писателя, говоря о калориях. Чтобы еще больше запутать проблему, пищевые калории — это всегда «большие» калории. Таким образом, когда кто-то говорит о 100 калориях в куске хлеба, например, подразумевается, что 100 килокалорий или 4.186 x 10 5 Дж будет высвобождаться при сжигании высушенной биомассы.

Энергетическая ценность топлива измеряется путем его полного сжигания и улавливания выделяемого тепла. Это тепло можно передать, скажем, емкости с водой, в которой измеряется повышение температуры. Знание того, что для повышения температуры воды требуется одна калория на грамм, позволяет определить содержание энергии в топливе с точки зрения калорий. Затем это число можно преобразовать в другие единицы энергии с помощью коэффициента преобразования Джоуля.

БТЕ

Другой популярной единицей тепловой энергии является британская тепловая единица. Одна британская тепловая единица — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. Используя коэффициенты пересчета 2,2 фунта / кг и 1,8 F ° / C ° и эквивалент Джоуля, мы находим, что:

1 британская тепловая единица = 252 кал = 105 5 дж.

Одна британская тепловая единица приблизительно равна количеству тепла, выделяемого при сжигании одной большой кухонной спички.

Btus обычно используются в США для оценки водонагревателей, печей и кондиционеров.Например, типичный бытовой водонагреватель, работающий на природном газе, может быть рассчитан на 40 000 БТЕ / ч, а печь — на удвоенную, или 80 000 БТЕ / ч. Эти числа, конечно, показывают скорость, с которой горелки этих агрегатов могут производить тепло. Теплотворная способность топлива часто выражается в британских тепловых единицах на единицу веса. Например, уголь имеет типичную теплотворную способность 25 миллионов британских тепловых единиц на тонну, а нефть — 37 миллионов британских тепловых единиц на тонну.

Therm

Газовые компании в США часто измеряют продажи в «тепловых единицах» или термов .Один терм определяется как 100000 БТЕ, а теплотворная способность природного газа при нормальной температуре и давлении составляет 1030 БТЕ / фут 3 . Таким образом, один терм почти равен 100 кубическим футам природного газа:

1 терм = 105 БТЕ / 1030 БТЕ / фут 3 = 97,1 фут 3 ≈ 100 футов 3 .

Газовые компании также используют терминологию «American Engineering» вместо стандартной научной записи СИ. В этой нотации латинские сокращения C для 100 и M для 1000 используются в качестве числовых префиксов, но из-за потенциальной путаницы между стандартными научными обозначениями C для centi (10 -2 ) и M для mega (10 ). 6 ) инженерные сокращения обычно не пишутся с заглавной буквы.Например, 1 кубический фут = 100 кубических футов, 1 кубический фут = 1000 кубических футов, а один миллион кубических футов записывается как 1000 x 1000 кубических футов или 1 мм кубических футов.

Мощность

Мощность — это термин, который используется для описания потока энергии. Мощность определяется как «скорость выполнения работы» и обычно измеряется в джоулях в секунду. В системе СИ единицей мощности является ватт (Вт), названный в честь Джеймса Ватта, изобретателя паровой машины.

1 ватт = 1 джоуль в секунду.

В системе cgs к питанию не отводится отдельная единица.В системе USCS мощность измеряется в «практических» единицах мощности (л.с.), где 1 л.с. = 550 фут-фунт / с. Это эквивалентно 746 Вт или примерно 0,75 кВт.

Возможно, из-за того, что большинство электрических приборов оцениваются с точки зрения их требований к мощности, мощность и энергию часто путают при работе с электрической энергией. Но точно так же, как при заправке вашего автомобиля на заправочной станции вы должны в конечном итоге заплатить за общее количество перекаченных галлонов, а не за скорость, с которой вы его перекачивали, так и за электроэнергию мы платим за общее количество джоулей потребленной электроэнергии. , а не мощность или скорость, с которой он был доставлен.

В США электрическая энергия обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч), потому что это практическая единица для коммунальной компании, а также для потребителя. Соотношение между киловатт-часами и джоулями определить несложно:

1 кВтч = 1000 Дж / с x 3600 с = 3,6 x 10 6 Дж.

Снова мы видим, насколько мал джоуль с практической точки зрения. Один кВтч — это энергия, необходимая для питания десяти 100-ваттных лампочек в течение одного часа. Средний дом в США.С. потребляет около 10 000 кВтч электроэнергии в год.

Электростанции

Электростанции общего назначения оцениваются по их способности поставлять электроэнергию. Например, мощность большой угольной или атомной электростанции может составлять 1 000 МВт (мегаватт). Индекс «e» на букве W означает «электрическая» и означает, что рейтинг соответствует «выходной» мощности установки, а не потребляемой энергии. Потребляемая энергия обычно измеряется теплотой сгорания топлива — например, Btus для угля.Если установка работает с КПД, скажем, 40 процентов, то потребляемая энергия, необходимая для такой установки, может быть рассчитана следующим образом:

Вход = Выход / 40% = 1000 МВт / 0,4 = 2500 МВт = 2500 x 10 & # 8310; Дж / с x 3600 с / ч / 1054 Дж / БТЕ = 8,54 x 10 & # 8313; БТЕ / ч

Если эта энергия вырабатывается углем с теплотворной способностью 25 x 10 6 БТЕ / т, то уголь необходимо будет вводить из расчета:

8,54 x 10 & # 8313; БТЕ / ч / 25 x 10 & # 8310; БТЕ / тонна = 342 тонны / час.

Работая на полную мощность 24 часа в сутки, такая установка будет потреблять около трех миллионов тонн угля в год.

Солнечная энергия

Другое ценное использование энергии в анализе окружающей среды связано с солнечной энергией. Солнце, конечно, обеспечивает лучистую энергию для всего живого на Земле, и скорость получения этой энергии называется , солнечный поток , представляя мощность на единицу площади, полученную в данном месте. В положении на орбите Земли это число составляет около 1400 Вт / м 2 и обозначается как солнечная постоянная . Это означает, что плоская панель размером 1 м 2 , размещенная за пределами атмосферы Земли и ориентированная перпендикулярно солнечным лучам, будет получать 1400 джоулей солнечной энергии в секунду.

Атмосфера поглощает около половины этой энергии, так что 700 Вт / м 2 — это максимальное количество, которое достигает Земли в жаркий летний день в тропиках. В среднем за день и ночь для всех сезонов и всех широт, это дополнительно снижается до примерно 240 Вт / м 2 как средняя солнечная радиация, полученная на поверхности Земли. Облачность и другие факторы еще больше уменьшают эти цифры. В США, например, в Тусоне, штат Аризона, средний годовой поток солнечной энергии составляет 250 Вт / м 2 , но Кливленд получает только 160 Вт / м 2 .Очевидно, что такие цифры влияют на преимущества солнечного отопления и охлаждения, а также на рост биомассы в различных регионах.

Сводка

Поскольку энергия играет фундаментальную роль во всех экологических проблемах, студенту следует на ранней стадии ознакомиться с концепциями и терминологией в области энергетики. Ученый-эколог должен также привыкнуть к специализированным терминам, которые используются в различных дисциплинах и отраслях. Газовая компания не собирается конвертировать кубические футы в британские британские тепловые единицы, так же как электрическая компания не собирается переводить киловатт-час в джоули.Студент, изучающий экологию, несет ответственность за то, чтобы уметь ставить единицы на общую основу, чтобы проводить достоверные сравнения. Например, является ли печь на природном газе более экономичной или более экологически чистой, чем электрическое отопление плинтуса для среднего дома? Может ли солнечная энергия удовлетворить все потребности в отоплении дома в Кливленде? Сколько электроэнергии можно было бы произвести, установив солнечные панели на крыше дома в Аризоне? Сколько биомассы можно вырастить на акре земли в Миссури? Тщательное понимание энергетических единиц и терминологии будет иметь большое значение для того, чтобы экологи могли сделать такой анализ простым и обычным.

практических вопросов

1. Учитывая, что для повышения температуры 1 кг воды на 1 ° C требуется 1 ккал тепла:

  1. Сколько килокалорий потребуется, чтобы нагреть 100 кг воды на 20 ° C для ванны?
  2. Сколько это джоулей?
  3. Сколько Btus?
  4. Если ваш водонагреватель может подавать 40 кБТЕ / ч, сколько времени потребуется, чтобы нагреть эту воду?

2.

  1. Учитывая, что 1 кВтч = 3,6 МДж и 1 БТЕ = 1055 Дж, покажите, что 1 кВтч = 3412 БТЕ.
  2. Почему было бы неправильно использовать этот коэффициент преобразования непосредственно для определения количества угля, необходимого для выработки электроэнергии на электростанции?

3. Типичному дому на севере США может потребоваться 120 МБТЕ тепла в среднем за зиму.

  1. Если бы это тепло подавалось газовой печью, работающей с КПД 60 процентов, сколько кубических футов газа нужно было бы закупить?
  2. Сколько будет стоить обогрев этого дома за один сезон при стоимости 0,90 долл. США за куб. Фут?
  3. Если новую печь с эффективностью 80% можно было бы установить по цене 4000 долларов, сколько времени потребуется, чтобы окупить стоимость этой печи, если цены на газ останутся прежними?

4.Предположим, что дом, о котором идет речь, находится в Кливленде, где среднегодовой поток солнечной энергии составляет 160 Вт / м 2 2 . Если в этом доме было установлено 10 м 2 солнечных панелей, работающих с 20-процентной эффективностью для сбора и хранения солнечной энергии в виде горячей воды:

  1. Сколько энергии можно получить таким образом за один год?
  2. Какая это часть годовой потребности в отоплении?
  3. С учетом требований к нагреву горячей воды для ванны из вопроса 1 (c), сколько горячих ванн потребует эта энергия за один год?

5.Среднегодовой поток солнечной энергии в Тусоне составляет 250 Вт / м 2 . Предположим, что в доме установлено 10 м 2 солнечных электрических панелей, работающих с 10-процентной эффективностью.

  1. Сколько кВтч электроэнергии могут быть собраны этими панелями за один год?
  2. Какую часть годовой потребности в электроэнергии в 10 000 кВтч для среднего дома это составляет?
  3. Сколько квадратных метров солнечных панелей потребуется для обеспечения 10 000 кВтч в год?

6.Солнечная энергия естественным образом преобразуется в древесную биомассу с эффективностью около 0,1 процента. Предположим, лесной участок площадью 100 га (10 6 м 2 ) расположен в штате Миссури, где средний годовой поток солнечной энергии составляет 200 Вт / м 2 . Учитывая, что теплотворная способность древесины составляет 12 МБТЕ / тонну, сколько тонн древесины можно производить на этом участке каждый год?

7. При умеренном ветре современная большая ветряная турбина может вырабатывать около 250 кВт электроэнергии, тогда как большая атомная электростанция может вырабатывать 1000 МВт.

  1. Сколько ветряных турбин потребуется для выработки такой же мощности, как одна атомная электростанция?
  2. Обсудите некоторые преимущества и недостатки подачи электроэнергии каждым методом.

8. Батареи обычно измеряются в ампер-часах, что указывает на ток, который элемент может выдавать в течение определенного времени. Типичный аккумулятор фонарика типа D, например, может быть рассчитан на 3 ампер-часа. Полная электрическая энергия, доступная от такой батареи, находится путем умножения номинального значения ампер-часов на напряжение батареи.Таким образом, тот же самый 1,5-вольтовый D-элемент мог выдавать 4,5 ватт-часа электроэнергии.

Преобразуйте эту энергию в кВтч и сравните стоимость электроэнергии, полученной таким образом, со стоимостью стандартной «сетевой» электроэнергии. Предположим, что батарея стоит 1 доллар США, а электроэнергия от энергокомпании доступна по цене 0,10 доллара США / кВтч.

9. В таблице ниже приведены цены и содержание тепловой энергии для различных видов топлива, которые обычно используются для отопления домов.Цены на топливо указаны в расчете на единицу стоимости топлива, доставленного на дом. Заполните таблицу, заполнив две последние колонки, и сравните, таким образом, стоимость отопления дома этими различными методами. При расчетах предположите, что дому требуется 120 мегабайт тепловой энергии в течение сезона и что газовые или мазутные печи работают с эффективностью 80 процентов. Предположим, что электрический обогрев эффективен на 100 процентов.

Топливо Цена Энергетическая ценность топлива Стоимость за МБТЕ Стоимость отопления дома
Нат.газ $ 1,14 / куб. Фут 1030 британских тепловых единиц за куб. Фут
Пропан 1.69 $ / галлон 92 тыс. Британских тепловых единиц / галлон
Мазут 1,93 $ / галлон 133 тыс. Британских тепловых единиц / галлон
Электроэнергия 0,10 $ / кВтч 3412 БТЕ / кВт · ч

Ответы

1.а. 2000 ккал; б. 8,37 x 10 6 Дж = 8,37 МДж; c. 7940 британских тепловых единиц; d. 11,9 мин.

2. б. Второй закон термодинамики предотвращает 100-процентное преобразование тепла в механическую или электрическую энергию. Типичная угольная электростанция работает с КПД около 33 процентов, а это означает, что только треть энергии угля преобразуется в электричество.

3. а. 1,941 куб.футов; б. 1748 долларов США; c. 9,2 года

4. а. 9,57 МБТЕ; б. 8 процентов; c. 1,200

5.а. 2190 кВтч; б. 21,9 процента; c. 45,7 м 2

6. 498 тонн

7. а. 4000; б. Ответы различаются

8. Энергия батареи: 4,5 Втч = 4,5 x 10 3 кВтч.
Стоимость 1 кВтч: 1,00 долл. США / 4,5 x 10 3 кВтч = 222 долл. США / кВтч.
Сравнение: Электроэнергия от батареи стоит 222 доллара / 0,10 доллара = 2220 раз больше, чем электроэнергия, поставляемая энергетической компанией.

9.

Топливо Цена 1 Энергетическая ценность топлива Стоимость за МБТЕ Стоимость отопления дома 1
Нат.газ $ 1,14 / куб. Фут 1030 БТЕ / куб. Фут. $ 11,07 $ 1 660
Пропан 1.69 $ / галлон 92 кБТЕ / галлон $ 18,37 $ 2 755
Мазут 1,93 $ / галлон 133 тыс. Британских тепловых единиц / галлон $ 14,51 2 177 долл. США
Электроэнергия 0,10 $ / кВтч 3412 БТЕ / кВтч 29 долларов.31 3,517 долл. США 3

Банкноты

1. Указанные цены относятся к доставке на дом соответствующих видов топлива по ставкам, доступным в северной части центральной части США в 2005 году.
2. В расчетах предполагается, что потребность в отоплении «среднего» дома в северной части США составляет 120 МБТЕ. Эффективность составляет 80 процентов. для газовых или масляных печей. Предполагается, что тепло от электричества доставляется в дом со 100-процентной эффективностью.
3. Дома, предназначенные для электрического отопления, обычно утепляются более тщательно, чем дома, рассчитанные на газ или нефть.

ХИМИЯ 311

ХИМИЯ 253

Весна, 2015 — Диксон

Домашнее задание 1.4 Решения

Проблемы с поворотом В

Одна тонна угля означает n (S) = (0,050) (1000 кг) (1000 г / кг) (1 моль / 32,064 г) = 1559 моль S

Реакция: CaCO 3 (т) + H 2 SO 3 (водн.) → CaSO 4 (т) + CO 2 (г) + H 2 O (л)

Масса CaCO 3 = (1559 моль S) (1 моль CaCO 3 /1 моль S) (100.1 г / моль CaCO 3 ) (1 кг / 1000 г)

= 156 кг CaCO 3

Реакции: SO 2 (г) + H 2 O (л) → H 2 SO 3 (водн.)

и H 2 SO 3 (водн.) → H + + HSO 3

и, наконец, [H + ] = [HSO 3 ] = 10 -4.0

Объединяя их, [H 2 SO 3 (водн.)] = (10 -4,0 ) (10 -4,0 ) / (0,017) = 5,88 x 10 -7 M

и P SO2 = (5,88 x 10 -7 M) / (1,0 М / атм) = 5,88 x 10 -7 атм

При давлении на уровне моря (P воздух = 1,00 атм), это соответствует соотношению компонентов 0,59 частей на миллион по объему

или [H + ] = [(4.5 x 10 -7 ) (1,33 x 10 -5 )] 0,5 = 2,44 x 10 -6 M или pH = 5,61

б) Пересчитайте pH для углерода. концентрация диоксида 560 ppm, то есть вдвое больше, чем в доиндустриальную эпоху.

[H 2 CO 3 (водн.)] = (0,034 M / атм) (560 x 10 -6 атм) = 1,90 x 10 -5 M

[H + ] = [(4,5 x 10 -7 ) (1,33 x 10 -5 )] 0.5 = 2,93 x 10 -6 M или pH = 5,53

большой куб: площадь поверхности = 6 (3k) 2 = 54k (6 грани размером 3k x 3k каждая)

маленький куб: площадь поверхности = 27 (6) (k) 2 = 162k.

Итак, 162/54 = в 3 раза больше общей площади поверхности для кубики поменьше.

Дополнительные проблемы:

3-6 Процентное содержание серы в угле может быть определяется путем сжигания образца твердого вещества и пропускания полученной серы диоксид газа в раствор перекиси водорода, который окисляет его до серной кислота, а затем титрование кислоты.Рассчитайте массовый процент серы в пробы, если для газа из пробы 8,05 г требовалось 44,1 мл 0,114 М NaOH в титрование дипротоновой кислоты.

n (H 2 SO 4 ) = (1 моль H 2 SO 4 /2 моль OH ) (44,1 мл) (0,114 моль / л) (л / 1000 мл) = 0,002514 моль S

мас.% = (Г S) (100) / г угля = (0,002514 моль S) (32,064 г См / моль) (100) / 8,05 г

мас.% = 1.0%

3-9 Предполагая, что его концентрация в воздухе составляет 2,0 частей на миллиард, рассчитать молярную растворимость SO 2 в каплях дождя с фиксированным pH (по наличию сильных кислот) — 4,0, 5,0 и 6,0. Данные, необходимые для расчеты представлены в разделе 3.21 текста.

Неясно, что подразумевается под молярной растворимостью как растворимость связана с концентрацией на количество вещества, растворяется.Я предполагаю, что он запрашивает молярность в равновесии с газом. фазовая концентрация (также предполагая, что очень мало SO переносится в газ фаза).

При pH = 4,0

[SO 2 ] растворенный = [H 2 SO 3 (водн.)] + [HSO 3 ] + [SO 3 2- ]

[H 2 SO 3 (водн.)] = K H P O2 = (1,0 М / атм) (2 x 10 -9 атм) = 2 x 10 -9 M

K a1 = [H + ] [HSO 3 ] / [H 2 SO 3 (водн.)] и K a2 = [H + ] [SO 3 2- ] / [HSO 3 ]

[HSO 3 ] = [H 2 SO 3 (водн.)] K a1 / [H + ] = (2 x 10 -9 ) (0.017) / (10 -4,0 ) = 3,4 x 10 -7 M

[SO 3 2- ] = [HSO 3 ] K a2 / [H + ] = (3,4 x 10 -7 ) (1,2 x 10 -7 ) / (10 -4,0 ) = 4,1 x 10 -10 M

[SO 2 ] растворенный = 2 x 10 -9 M + 3,4 x 10 -7 M + 4,1 x 10 -10 M = 3,4 x 10 -7 M

При pH = 5.0

[H 2 SO 3 (водн.)] = 2 x 10 -9 M (не зависит от pH)

[HSO 3 ] = [H 2 SO 3 (водн.)] K a1 / [H + ] = (2 x 10 -9 M) (0,017) / (10 -5,0 ) = 3,4 x 10 -6 M

[SO 3 2- ] = [HSO 3 ] K a2 / [H + ] = (3.4 x 10 -6 ) (1,2 x 10 -7 ) / (10 -5,0 ) = 4,1 x 10 -8 M

[SO 2 ] растворенный = 2 x 10 -9 M + 3,4 x 10 -6 M + 4,1 x 10 -8 M = 3,4 x 10 -6 M

При pH = 6,0

[HSO 3 ] = [H 2 SO 3 (водн.)] K a1 / [H + ] = (2 x 10 -9 M) (0.017) / (10 -6,0 ) = 3,4 x 10 -5 M

[SO 3 2- ] = [HSO 3 ] K a2 / [H + ] = (3,4 x 10 -5 ) (1,2 x 10 -7 ) / (10 -6,0 ) = 4,1 x 10 -6 M

[SO 2 ] растворенный = 2 x 10 -9 M + 3,4 x 10 -5 M + 4,1 x 10 -6 M = 3,8 x 10 -5 M

Общая физика II

Тепловые двигатели, энтропия и Второй закон

Глава 22:

Вопросы 22: 3, 4, 6, 16, 17

Проблемы 22: 1, 2, 6, 7, 8, 9, 11, 28, 31, 32, 41

Обязательно и до эти; делать не просто подожди и смотреть я делаю их в класс!


Q22.3 Используйте первый закон термодинамики, чтобы объяснить, почему полная энергия изолированной системы всегда постоянна.

Первый закон термодинамики это просто повторное заявление об энергосбережении. Если система изолирован, с ним не ведется никаких работ, тепло не передается или от него. Энергия может передаваться от одной части системы к другому, но полная энергия остается постоянной.

Q22.4 Можно ли преобразовать внутреннюю энергию в механическую? энергия?

Первый закон термодинамики имеет дело именно с этим.Внутренняя энергия может использоваться для передачи энергии в тепло или в виде работы.

Q22.6 В практических тепловых двигателях, которые мы лучше контролируем, температура горячего резервуара или температуры холодного резервуара? Объяснять.

Холодная температура вероятно будет температура окружающей среды — возможно, температура пруда-охладителя, реки или океана. Там есть мало контроля над любым из них.Горячая температура будет температура горящего масла или угля или делящегося Уран; это температура, которую мы можем контролировать.

Q22.16 Приведите пример процесса в природе, который почти обратимый.

Практически почти устраняет трение означает, что процесс почти обратим. Простой маятник обратимым, пока мы не рассмотрим его достаточно внимательно, чтобы обнаружить трение с воздуха. Медленное сжатие воздушного шара почти обратимый.

Q22.17 Происходит термодинамический процесс, в котором энтропия система изменяется на — 8,0 Дж / К. Согласно второму закону термодинамика, что вы можете сделать вывод об изменении энтропии окружение?

Изменение энтропии окружающая среда — окружение, остальная Вселенная вне нашей «системы» — должно быть + 8,0 Дж / К или больше, чтобы полная энергия Вселенной не уменьшается.


22.1 Тепловой двигатель поглощает 360 Дж тепловой энергии и выполняет 25 Дж работы в каждом цикле.

Найти (а) КПД двигателя.

e = 25 Дж / 360 Дж

е = 0,069

e = 6,9%

и (b) тепловая энергия, выделяемая в каждом цикле.

1 — [Q c / Q h ] = e = 0,069

Q c / Q h = 1 — 0.069

Q c / Q h = 0,931

Q c / Q h (0,931)

Q c = (360 Дж) (0,931)

Q c = 335 Дж

22.2 Тепловая машина выполняет 200 Дж работы в каждом цикле и имеет КПД 30%. Для каждого цикла, сколько тепловой энергии составляет

(а) поглощено и

Q h = W / e

Q h = 200 Дж / 0.30

Q h = 667 Дж

(б) исключен?

1 — [Q c / Q h ] = e = 0,30

Q c / Q h = 1 — 0,30

Q c / Q h = 0,70

Q c = Q h (0,70)

Q c = (667 Дж) (0,70)

Q c = 467 Дж

22.6 Конкретный двигатель имеет выходную мощность 5,0 кВт и КПД 25%. Если двигатель выделяет 8000 Дж тепловой энергии в каждом цикле найдите

(a) тепло, поглощаемое в каждом цикле и

1 — [Q c / Q h ] = e = 0,25

Q c / Q h = 1 — 0,25

Q c / Q h = 0,75

Q h = Q c / 0,75

Q h = 8000 Дж / 0.75

Q ч = 10 667 Дж

(б) время для каждого цикла.

Для каждого цикла, W = Q h — Q c
W = 10 667 Дж — 8 000 Дж

Вт = 2667 Дж = 2,667 кДж

P = Вт / т

т = W / P

т = 2,667 кДж / 5,0 кВт

т = 0,533 с

22,7 Двигатель поглощает 1600 Дж из горячего резервуара и выбрасывает 1 000 Дж в холодный резервуар в каждом цикле.

(а) Каков КПД двигателя?

e = 1 — [1 000 Дж / 1 600 Дж]

е = 1 — 0,625

e = 0,375

e = 37,5%

(b) Какова выходная мощность двигателя, если длится каждый цикл на 0,30 с?

Для каждого цикла, W = Q h — Q c

W = 1600 Дж — 1000 Дж

Вт = 600 Дж

Тогда мощность

P = Вт / т

P = 600 Дж / 0.30 с

P = 2000 Вт = 2 кВт

22,8 Тепловая машина работает между двумя резервуарами на 20 o C и 300 o C. Какое максимальное значение возможна ли эффективность для этого двигателя?

Из нашего исследования двигателей Карно мы знаем максимум эффективность

Помните, конечно, что эти температуры должны измеряться в кельвины

T c = 20oC = 293 K

T h = 300oC = 573 K

e = 1 — [293 K / 573 K]

е = 1 — 0.511

e = 0,489

e = 48,9%

22,9 Электростанция работает с КПД 32% во время летом, когда температура морской воды для охлаждения составляет 20 o C. на заводе для привода турбин используется пар с температурой 350 o ° C. Если предположить эффективность установки изменяется в той же пропорции, что и идеальная КПД, какова КПД станции зимой, когда морская вода имеет температуру 10 o ° C?

Сначала рассчитайте КПД Карно для лета. и зимой,

e лето = 1 — [ 293 K / 623 K ]

e лето = 1-0.470

e лето = 0,530

e зима = 1 — [283 K / 623 K]

e зима = 1 — 0,454

e зима = 0,546

Соотношение = e зима / e лето

Отношение = 0,546 / 0,530

Коэффициент = 1,03

То есть КПД Карно зимой в 1,03 раза эффективность Карно летом.Из-за нижнего холода При повышении температуры КПД Карно увеличивается на 3%. Если настоящий КПД изменяется на 3% — от летнего значения 32% — то мы ожидаем зимнюю эффективность

e зима / e лето = соотношение

e зима / e лето = 1,03

e зима = 1,03 e лето

e зима = 1,03 (32%)

e зима = 33%

22.11 Предложена электростанция, которая будет использовать градиент температуры в океане. Система должна работать от 20 до C (температура поверхностной воды) и 5 o C (температура воды на глубине около 1 км).

(а) Какова максимальная эффективность такой системы?

Максимально возможная эффективность — это Carnot эффективность, T c = 5 o C = 278 K

T h = 20 o C = 293 K

e = 1 — [278 K / 293 K]

е = 1 — 0.949

e = 0,051

e = 5,1%

(b) Если выходная мощность станции составляет 75 МВт, сколько тепловых энергия поглощается за час?

Во-первых, сколько работы выполняется в час?
P = Вт / т

Вт = P t

Вт = (75 МВт) (1 час)

Вт = (75 x 10 6 Вт) [(Дж / с) / Вт] (1 час) [3 600 с / час]

W = 2,7 x 10 12 Дж

Теперь, сколько тепла нужно обеспечить столько выходной работы?

Q ч = ж / д

Q h = (2.7 x 10 12 Дж) / 0,051

Q h = 5,3 x 10 13 J

(c) Какой компенсирующий фактор сделал это предложение интересным? несмотря на значение КПД, рассчитанное в части (а)?

Имеется ЛОТА морской воды! Температура градиент в океане обеспечивает и обильный источник энергии хотя небольшой градиент температуры означает, что эффективность очень низко.

22,14 Пар поступает в турбину при температуре 800 o C и истощены при 120 o C.Какая максимальная эффективность эта турбина?

T c = 120 o C = 393 K

T h = 800 o C = 1073 K

e = 1 — [393 K / 1073 K]

е = 1 — 0,366

e = 0,634

e = 63,4%

22,28 Каково изменение энтропии, когда 1 моль серебра (108 г) плавится при 961 o ° С?

Сколько тепла нужно, чтобы расплавить 108 г серебра? Q = м L

Q = (0.108 кг) (8,82 x 10 4 Дж / кг)

Q = 9,53 x 10 3 Дж

S = Q / T

Т = (273 + 961) К

Т = 1234 К

S = (9,53 x 10 3 Дж) / (1234 К)

S = 7,72 Дж / К

22.31 Вычислить изменение энтропии 250 г нагретой воды. медленно от 20 o C до 80 o C.

(Подсказка: обратите внимание, что dQ = m c dT).

Это тепло добавляется при разных температурах, поэтому мы должен принимать интеграл,

dQ = m c dT

22.32 Ванночка для льда содержит 500 г воды при 0 o C. Рассчитайте изменение энтропии воды, когда она полностью и медленно замерзает при 0 o C.

Сколько тепла нужно , чтобы заморозить 500 г воды при 0oC?

Q = m Lf

Q = (0.500 кг) (3,33 x 10 5 Дж / кг)

Q = 1,67 x 10 5 Дж

ю. = Q / T

ю. = (1,67 x 10 5 Дж) / 273 К

ю. = 610 Дж / К

22,41 18-граммовый кубик льда при температуре 0,0 o C нагревают до тех пор, пока он испаряется как пар.

(а) Насколько увеличивается энтропия?

Сколько тепла нужно , чтобы растопить кубик льда в воду при 0oC (или 273 K)? Q = m L f

Q = (0.018 кг) (3,33 x 10 5 Дж / кг)

Q = 599 Дж

Это означает, что добавленная энтропия была

Ю = Q / T

Ю = (599 Дж) / 273 К

ю. = 2,2 Дж / К

Сколько энтропии добавляется при повышении температуры от 0 o C до 100 o C (или 373 K)? Это похоже на проблема 22.32, которую мы уже решили; это тоже из Конечно, требуется интеграл.

dQ = m c dT

Сколько тепла требуется, чтобы испарил воду в пар при 100 o ° C?

Q = m L v

Q = (0,018 кг) (2,26 x 10 6 Дж / кг)

Q = 40,700 Дж

Это означает, что добавленная энтропия была

S = Q / T

Т = (100 + 273) К

S = (40,700 Дж) / 373 К

S = 109 Дж / К

Следовательно, изменение полной энтропии — это просто сумма из этих частей:

S до = [2.2 + 23,5 + 109] Дж / К

S общ = 135 Дж / К

(см. Таблицу 20.2)

(b) Сколько энергии потребовалось для испарения кубика льда?

Мы уже выполнили (почти) всю работу (т.е. усилия) на этом нам просто нужно собрать кусочки Q итого = Q плавка + Q подъем + Q vap

Q поднять = m c T

Q рейз = (0.018 кг) (4186 Дж / кг-К) (100 К)

Q рейз = 7,535 Дж

Q итого = Q плавка + Q повышение + Q vap

Q tot = 599 Дж + 7,535 Дж + 40,700 Дж

Q до = 48 834 Дж

c) Дуг Дэвис, 2002 год; все права защищены

Chem I Homework Exam 3

Chem I Homework Exam 3

Домашнее задание по химии I, материал для экзамена 3

Страница домашнего задания без видимых ответов

На этой странице есть все необходимые домашние задания для материала, пройденного на третьем экзамене первого семестра по общей химии.Учебник, связанный с этим домашним заданием, называется CHEMISTRY The Central Science Brown, LeMay, et.al. Последним изданием, которое я потребовал от студентов купить, было издание 12 th (CHEMISTRY The Central Science, 12-е изд. Брауна, ЛеМэя, Берстена, Мерфи и Вудворда), но для этого курса подойдет любое издание этого текста.

Примечание. Предполагается, что дойдут до конца главы в вашем учебнике, найдут похожие вопросы и также решат эти задачи.Это всего лишь требуемых задач для целей викторины. Вам также следует изучить Упражнения в главах. В упражнениях проработаны примеры вопросов в конце главы. В учебном пособии также проработаны примеры.

Это простые вопросы. Вопросы из учебника будут содержать дополнительную информацию, которая может быть полезной и связывает проблемы с практическими приложениями, многие из которых относятся к биологии.

Термохимия (гл.5)
  1. Ответьте на следующие вопросы по термохимии.
    • Каков первый закон термодинамики?
    • Ответ
      Энергия не может быть создана или уничтожена, она может менять форму, но общее количество энергии во Вселенной остается постоянным. Энергия сохраняется.
    • Что такое функция состояния?
    • Ответ
      Величины функций состояния не зависят от пути. Любое свойство системы, например температура, значение которого не зависит от того, как оно получено, является функцией состояния.
    • Напишите выражение первого закона термодинамики в терминах внутренней энергии и определите словами и уравнениями, что представляет собой каждый член.
    • Ответ
      ΔE = q + w, где ΔE — изменение внутренней энергии, q — добавленное или отведенное тепло, а w — работа, выполняемая системой или системой.

      q = CΔT и w = — PΔV

      C — тепловая мощность, ΔT — изменение температуры, P — давление, ΔV — изменение объема.

    • Определите экзотермический и эндотермический.Каковы математические знаки внутренней энергии и энтальпии, когда процесс экзотермический?
    • Ответ
      Экзотермический означает, что энергия выделяется из системы, а эндотермический — когда энергия поглощается системой. Оба ΔE и ΔH отрицательны для экзотермических процессов.
    • При каком условии ΔE = q? При каком условии ΔH = q?
    • Ответ
      Поскольку w = -PΔV, q = CΔT и ΔE = q + w, при постоянном объеме (ΔV = 0)
      ΔE = C v ΔT + 0 = q v , где нижний индекс v указывает постоянный объем.

      При постоянном давлении ΔH = C p ΔT = q p .

  2. Мармеладный мишка 0,88 г сжигается в калориметре бомбы. Температура начиналась с 21,5 ° C и стабилизировалась до 24,2 ° C. Изготовитель калориметра бомбы определил, что теплоемкость калориметра составляет 11,4 кДж / ° C. Рассчитайте теплоту сгорания на грамм мармеладного мишки.
    Ответ
    ΔE = C v ΔT = (11,4 кДж / ° C) (24,2-21,5 ° C) = (11,4 кДж / ° C) (2.7 ° C) = 30,78 кДж (30,78 кДж) / (0,88 г) = 34,98 кДж / г
  3. Когда 100 г образца метана, CH 4 , сжигается в калориметре бомбы, температура изменяется с 21 ° C до 31 ° C, и выделяется 2200 Дж тепла. Какова удельная теплоемкость метана?
    Ответ
    ΔE = C v ΔT ⇒ C v = ΔE / ΔT = (2200 Дж) / (10 ° C) = 220 Дж / ° C Удельная теплоемкость = C v / г = (220 Дж / ° C) / (100 г) = 2,20 Дж / г- ° C
  4. Температура 0.Было обнаружено, что 85-килограммовый блок меди имеет температуру 21 ° C. Медь поместили на солнце и повысили температуру до 28 ° C. Примем удельную теплоемкость меди 0,385 Дж / г- ° C и определим количество тепла, поглощаемого медным блоком.
    Ответ
    ΔH = C p ΔT = (850 г) (0,385 Дж / г- ° C) (7 ° C) = 2291 Дж = 2,3 кДж
  5. Кусок твердого калия 0,258 г помещают в воду внутри калориметра кофейной чашки, что приводит к бурной реакции.Предположим, что общий объем полученного раствора составляет 100 мл. Температура раствора изменяется с 22 ° C до 25,1 ° C из-за реакции. Сколько тепла выделяется при этой реакции на грамм калия? Предположим, что плотность раствора после реакции равна плотности воды и что теплоемкость раствора и реакционного сосуда обусловлена ​​только водой, имеющей удельную теплоемкость 4,184 Дж / г- ° C.
    Ответ
    ΔH = C p ΔT = (100 г) (4,184 Дж / г- ° C) (3.1 ° C) = 1297 Дж (1297 Дж) / (0,258 г) = 5027 Дж / г .
  6. Образец натрия массой 22,99 г вводят в реакцию с 1,0 л воды в калориметре постоянного давления следующим образом:

    2Na (с) + 2H 2 O (л) → 2NaOH (водн.) + H 2 (г)

    температура воды от 20 ° C до 65 ° C. Предположим, что объем раствора остается 1,0 л, но плотность изменяется до 1,02 г / мл, а удельная теплоемкость изменяется до 4,00 Дж / г- ° C. Сколько тепла выделяется на каждый моль произведенной H 2 (г)?
    Ответ
    ΔH = C p ΔT = (1000 мл) (1.02 г / мл) (4,00 Дж / г- ° C) (45 ° C) = 183600 Дж = 183,6 кДж
    ( 22,99 г Na (т) ) ( )
    1 моль Na
    22,99 г Na (т)
    ) (
    1 моль H 2 (г)
    2 моль Na
    ) = 0.5 моль H 2 (г)
    (183,6 кДж) / (0,5 моль H 2 (г)) = 367,2 кДж на моль H 2 (г) .
  7. Блок Ni 1,5 кг при 100 ° C помещают в 500 мл воды с температурой 21 ° C. Какова конечная температура при условии, что удельная теплоемкость Ni составляет 0,44 Дж / г- ° C, а удельная теплоемкость воды составляет 4,184 Дж / г- ° C. Подсказка: общее количество потерянного тепла равно общему полученному теплу!
    Ответ
    Суммарные потери тепла Ni = (1500 г Ni) (0.44 Дж / г- ° C) (100 ° C — T f ) Общее тепло, выделяемое H 2 O = (500 мл) (1 г / 1 мл) (4,184 Дж / г- ° C) (T f — 21 ° C) Приравняйте два выражения друг к другу и решите для T f = 40 ° C .

    ——————-

    Обратите внимание, что для расчета общего количества тепла, теряемого Ni, конечная температура была вычтена из начальной температуры, чтобы получить положительное число.

    Другой способ взглянуть на это — написать выражения для ΔH Ni и ΔH воды, а затем сделать ΔH для Ni отрицательным значением ΔH для воды.Это потому, что Ni выделяет тепло, а вода поглощает такое же количество тепла.

    ΔH вода = (500 мл) (1 г / 1 мл) (4,184 Дж / г- ° C) (T f — 21 ° C)

    ΔH Ni = (1500 г Ni) (0,44 Дж / г- ° C) (T f — 100 ° C)

    ΔH вода = -ΔH Ni тогда дает те же выражения, что и выше.

  8. Какая химическая реакция соответствует ΔH o f для каждого из следующих веществ?
    • HClO
    • Ответ
      ½H 2 (г) + ½Cl 2 (г) + ½O 2 (г) → HClO
    • C 2 H 5 OH
    • Ответ
      2C (т) + 3H 2 (г) + ½O 2 (г) → C 2 H 5 OH
    • КМно 4
    • Ответ
      К (с) + Mn (с) + 2O 2 → KMnO 4
  9. Используйте Приложение C для расчета ΔH ° для каждой из следующих реакций?
    • 4FeO (т) + O 2 (г) → 2Fe 2 O 3 (т)
    • Ответ
      ΔH rxn = (2 моль) (- 822.16 кДж / моль) — (4 моль) (- 297,9 кДж / моль) = -452,72 кДж
    • H 2 SO 4 (л) + 2NaCl (т) → 2HCl (г) + Na 2 SO 4 (т)
    • Ответ
      (-1387,1 кДж) + (2) (- 92,30 кДж) — (-814,0 кДж) — (2) (- 410,9 кДж) = 64,1 кДж
    • 4HNO 3 (г) + 2H 2 O (г) → 2N 2 H 4 (г) + 7O 2 (г)
    • Ответ
      (2) (95,4 кДж) + 0-4 (-134.63 кДж) — (2) (- 241,82 кДж) = 1212 кДж
    • C 2 H 5 OH (л) + O 2 (г) → H 2 O (л) + CO 2 (г)
    • Ответ
      (-285,83 кДж) + (-393,5 кДж) — (-277,7 кДж) — 0 = -401,63 кДж
  10. Рассчитайте ΔH для

    O 3 (г) + 2NO 2 (г) → N 2 O 5 (г) + O 2 (г)

    Учитывая следующие уравнения:

    O 3 (г) + NO 2 (г) → NO 3 (г) + O 2 (г) ΔH = 10.1 кДж

    N 2 O 5 (г) → NO 3 (г) + NO 2 (г) ΔH = 48,3 кДж

    Ответ
    Переключите второе уравнение и добавьте к первому.

    O 3 (г) + NO 2 (г) → NO 3 (г) + O 2 (г) ΔH = 10,1 кДж

    NO 3 (г) + NO 2 (г) → N 2 O 5 (г)) ΔH = -48,3 кДж

    Объединение уравнений дает:

    O 3 (г) + 2NO 2 (г) → N 2 O 5 (г) + O 2 (г) ΔH = -38.2 кДж

  11. Рассчитайте ΔH для

    4K 2 O (s) + 3O 2 (g) → 3K 2 O 2 (s) + 2KO 2 (s)

    Учитывая следующие уравнения:

    K 2 O (s) + ½O 2 (g) → K 2 O 2 (s) ΔH = -132,6 кДж

    4KO 2 (т) → 2K 2 O (т) + 3O 2 (г) ΔH = 411,6 кДж

    2KO 2 (т) → K 2 O 2 (т) + O 2 (г) ΔH = 73.2 кДж

    Ответ
    Умножьте первое уравнение на 2, переключите второе уравнение, добавьте их к последнему уравнению.

    2K 2 O (т) + O 2 (г) → 2K 2 O 2 (т) ΔH = -265,2 кДж

    2K 2 O (т) + 3O 2 (г) → 4KO 2 (т) ΔH = -411,6 кДж

    2KO 2 (т) → K 2 O 2 (т) + O 2 (г) ΔH = 73,2 кДж

    Объединение уравнений дает:

    4K 2 O (s) + 3O 2 (g) → 3K 2 O 2 (s) + 2KO 2 (s)

    ΔH = -265.2 кДж — 411,6 кДж + 73,2 кДж = -603,6 кДж
  12. Когда один моль твердого нафталина, C 10 H 8 , полностью сгорает, выделяется 4981 кДж тепла. Предположим, что образуется H 2 O (г), а для CO 2 ΔH o f = -393,5 кДж / моль. Что такое ΔH o f для нафталина?
    Ответ

    C 10 H 8 (т) + 12O 2 (г) → 10CO 2 (г) + 4H 2 O (г) ΔH = -4981 кДж

    ΔH rxn = 4ΔH o f, H 2 O + 10ΔH o f, CO 2 — ΔH o f, C 10 H 8 H o f, O 2

    ΔH o f, C 10 H 8 = 4 (-241.82 кДж) + 10 (-393,5 кДж) + 4981 кДж = 78,7 кДж / моль

  13. Обычная присадка к бензину — это октановое число C 8 H 18 . Когда октан сжигается, он выделяет тепло в соответствии со следующим уравнением.

    2C 8 H 18 (л) + 25O 2 (г) → 18H 2 O (г) + 16CO 2 (г) ΔH = 1,02 x 10 4 кДж

    • Сколько тепла выделяется на моль октана?
    • Ответ
      ΔH = (1.02 x 10 4 кДж) / 2 = 5,1 x 10 3 кДж = 5100 кДж
    • Сколько тепла выделяется при сжигании 10 г октана?
    • Ответ
      ( 10 г C 8 H 18 ) ( )
      1 моль C 8 H 18
      114 г C 8 H 18
      ) ( ) = 447.4 кДж
    • Сколько энергии вырабатывается при сжигании 100 мл октана? Плотность октана 0,703 г / мл.
    • Ответ
      ( 100 мл C 8 H 18 ) ( )
      0,703 г C 8 H 18
      1 мл C 8 H 18
      ) (
      1 моль C 8 H 18
      114 г C 8 H 18
      ) ( ) = 3145 кДж
  14. Сколько тепла нужно, чтобы превратить 100 г воды со льдом при -12 ° C в газ при 120 ° C?
    Ответ

    H 2 O (с, -12 °) → H 2 O (с, 0 °)

    ΔH 1 = C p, лед ΔT = (100 г) (2.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*