На сколько изменится температура 25 л воды если ей передать 75 энергии: Пожалуйста срочно нужно((( на сколько изменится температура 25л воды, если ей передать 75% энергии, выделяемой при полном сгорании 15г нефти. своды=4200дж/кгºс, qнефти =4,6×107дж/кг. — Знания.site

Содержание

школьные олимпиды по физике

2012-2013 учебный год

Школьная олимпиада по физике

9 класс

1. Какую силу надо приложить к пробковому кубу с ребром 0,5м,чтобы удержать его под водой? ρ _пробки=240кг/м³, ρ _воды=1000кг/м³.

2. На сколько изменится температура 25л воды, если ей передать 75% энергии, выделяемой при полном сгорании 15г нефти. С_воды=4200Дж/кгºС, q_нефти=4,6×10⁷Дж/кг.

3. Медная проволока площадью сечения 0,5мм² и длиной 1км включена в электрическую цепь напряжением 68В. Вычислить работу электрического тока, совершённую при протекании его по проводнику в течение 1/6 минуты. ρ _меди=0,017Ом мм²/м.

4. Определите координату тела через 5с для движения тела, представленного на пояснительном рисунке, если х₀=20м, |v|=5м/c, |а|=2м/c

а v₀

0 х₀х

5. Два тела движутся согласно закономерностям x=20-4t, x= — 10-6t. Определите время и место встречи двух тел. Постройте графики. Что означает точка пересечения графиков?

6. Скорость поезда, движущегося под уклон, возросла с 15м/с до 19м/с. Поезд прошёл при этом путь 340м. С каким ускорением двигался поезд и сколько времени продолжалось движение под уклон?

Школьная олимпиада по физике 10 класс

2012-2013 учебный год

На рисунке изображен график зависимости скорости от времени для тела, которое движется прямолинейно. Начертите схематически графики зависимости от времени ускорения и координаты этого тела.
Тело, двигаясь равноускоренно, за третью секунду проходит расстояние 2,5м. Определите перемещение тела за пятую секунду.
Мяч бросают горизонтально с высоты 15м. При какой начальной скорости дальность полёта мяча в 3 раза больше начальной высоты? Под каким углом к горизонту движется мяч перед ударом о землю?
Груз массой 97 кг перемещают равномерно по горизонтальной поверхности с помощью веревки, образующей угол 30° с горизонтом. Найти силу натяжения верёвки, если коэффициент трения равен 0.2.
По выпуклому мосту, радиус которого 90м, со скоростью 54км/ч движется автомобиль массой 2000кг. В точке моста, направление на которую из центра окружности составляет с направлением на вершину моста угол α, автомобиль давит на него с силой 5000Н. Определить угол α.
По стальной проволоке с поперечным сечением 1 мм² и массой 20г пропускают электрический ток силой 2А в течение одного часа. Какое количество теплоты выделяется при этом? Плотность стали 7800 кг/м³, удельное сопротивление стали 0,1 Ом·мм²/м.

2012-2013 учебный год

Школьная олимпиада по физике 11 класс

В колебательном контуре происходят свободные незатухающие электромагнитные колебания, период которых 0,2 мс. Найти амплитуду колебаний заряда, если амплитуда колебаний силы тока 3,14 мА.
Какой длины надо взять нихромовую провоку, имеющую поперечное сечение 0,1 мм
2, чтобы изготовить нагреватель, на котором можно за 5 мин довести до кипения 1,5 л воды, взятой при температуре 20°С? Напряжение в сети 220 В, кпд кипятильника 90%, удельное сопротивление нихрома 1,1 мкОм·м.
Электрон движется в однородном магнитном поле по окружности радиуса 4 мм со скоростью 3,6 Мм/с. Найти индукцию магнитного поля. Масса электрона 9,1·10^-31 кг, заряд электрона 1,6·10^-19Кл.
Груз массой 97 кг перемещают равномерно по горизонтальной поверхности с помощью веревки, образующей угол 30° с горизонтом. Найти силу натяжения верёвки, если коэффициент трения равен 0.2.
Какая масса воздуха выйдет из комнаты объёмом 60м³ при повышении температуры от 280К до 300К при нормальном атмосферном давлении.
Мяч бросают горизонтально с высоты 15м. При какой начальной скорости дальность полёта мяча в 3 раза больше начальной высоты? Под каким углом к горизонту движется мяч перед ударом о землю?
Тело, двигаясь равноускоренно, за третью секунду проходит расстояние 2,5м. Определите перемещение тела за пятую секунду.

2012-2013 учебный год

Школьная олимпиада по физике 11 класс

В колебательном контуре происходят свободные незатухающие электромагнитные колебания, период которых 0,2 мс. Найти амплитуду колебаний заряда, если амплитуда колебаний силы тока 3,14 мА.
Какой длины надо взять нихромовую провоку, имеющую поперечное сечение 0,1 мм², чтобы изготовить нагреватель, на котором можно за 5 мин довести до кипения 1,5 л воды, взятой при температуре 20°С? Напряжение в сети 220 В, кпд кипятильника 90%, удельное сопротивление нихрома 1,1 мкОм·м.
Электрон движется в однородном магнитном поле по окружности радиуса 4 мм со скоростью 3,6 Мм/с. Найти индукцию магнитного поля. Масса электрона 9,1·10^-31 кг, заряд электрона 1,6·10^-19Кл.
Груз массой 97 кг перемещают равномерно по горизонтальной поверхности с помощью веревки, образующей угол 30° с горизонтом. Найти силу натяжения верёвки, если коэффициент трения равен 0.2.
Какая масса воздуха выйдет из комнаты объёмом 60м³ при повышении температуры от 280К до 300К при нормальном атмосферном давлении.
Мяч бросают горизонтально с высоты 15м. При какой начальной скорости дальность полёта мяча в 3 раза больше начальной высоты? Под каким углом к горизонту движется мяч перед ударом о землю?
Тело, двигаясь равноускоренно, за третью секунду проходит расстояние 2,5м. Определите перемещение тела за пятую секунду.

Школьная олимпиада по физике (8 класс)

2012- 2013 учебный год

Кусок металла в воздухе весит P = 7,8 Н, в воде P₁= 6,8 Н, в жидкости А P₂= 7,0 Н, в жидкости В P₃= 7,1 Н. Определите плотности жидкостей А и В. Считайте g = 10 Н/кг.
На нагревание воды от 10 до 80⁰С затрачено 0,6кг дров, удельная теплота сгорания которых 1,0 · 10⁷Дж/кг. Определите массу нагреваемой воды, если КПД нагревателя 30%. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/кг·
0 С.
Автомобиль прошёл 300км со средней скоростью 72км/ч. При этом было израсходовано 70л бензина. КПД двигателя автомобиля 25%. Какую среднюю мощность развивает двигатель во время работы? Удельная теплота сгорания бензина 4,6 · 10⁷Дж/кг, а его плотность 710 кг/м³.

4. Зачем утюги, самовары, кастрюли снабжают деревянными или пластмассовыми ручками?

Школьная олимпиада по физике (8 класс)

2012- 2013 учебный год

Кусок металла в воздухе весит P = 7,8 Н, в воде P₁= 6,8 Н, в жидкости А P₂= 7,0 Н, в жидкости В P₃= 7,1 Н. Определите плотности жидкостей А и В. Считайте g = 10 Н/кг.
На нагревание воды от 10 до 80⁰С затрачено 0,6кг дров, удельная теплота сгорания которых 1,0 · 10⁷Дж/кг. Определите массу нагреваемой воды, если КПД нагревателя 30%. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/кг·⁰С.
Автомобиль прошёл 300км со средней скоростью 72км/ч. При этом было израсходовано 70л бензина. КПД двигателя автомобиля 25%. Какую среднюю мощность развивает двигатель во время работы? Удельная теплота сгорания бензина 4,6 · 10⁷Дж/кг, а его плотность 710 кг/м³.

4. Зачем утюги, самовары, кастрюли снабжают деревянными или пластмассовыми ручками?

Школьная олимпиада по физике (8 класс)

2012- 2013 учебный год

Кусок металла в воздухе весит P = 7,8 Н, в воде P₁= 6,8 Н, в жидкости А P₂= 7,0 Н, в жидкости В P₃= 7,1 Н. Определите плотности жидкостей А и В. Считайте g = 10 Н/кг.
На нагревание воды от 10 до 80⁰С затрачено 0,6кг дров, удельная теплота сгорания которых 1,0 · 10⁷Дж/кг. Определите массу нагреваемой воды, если КПД нагревателя 30%. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/кг·⁰С.
Автомобиль прошёл 300км со средней скоростью 72км/ч. При этом было израсходовано 70л бензина. КПД двигателя автомобиля 25%. Какую среднюю мощность развивает двигатель во время работы? Удельная теплота сгорания бензина 4,6 · 10⁷Дж/кг, а его плотность 710 кг/м³.

4. Зачем утюги, самовары, кастрюли снабжают деревянными или пластмассовыми ручками?

Школьная олимпиада по физике (8 класс)

2012- 2013 учебный год

1. Кусок металла в воздухе весит P = 7,8 Н, в воде P₁= 6,8 Н, в жидкости А P₂= 7,0 Н, в жидкости В P₃= 7,1 Н. Определите плотности жидкостей А и В. Считайте g = 10 Н/кг.

2. На нагревание воды от 10 до 80⁰С затрачено 0,6кг дров, удельная теплота сгорания которых 1,0 · 10⁷Дж/кг. Определите массу нагреваемой воды, если КПД нагревателя 30%. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/кг·⁰С.

3. Автомобиль прошёл 300км со средней скоростью 72км/ч. При этом было израсходовано 70л бензина. КПД двигателя автомобиля 25%. Какую среднюю мощность развивает двигатель во время работы? Удельная теплота сгорания бензина 4,6 · 10⁷Дж/кг, а его плотность 710 кг/м³.

4. Зачем утюги, самовары, кастрюли снабжают деревянными или пластмассовыми ручками?

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

Расчет количества теплоты.

Задания уровня «С».

1. В алюминиевой кастрюле, масса которой 750 г, нагрели 3 л воды от температуры 15°С до температуры 100°С. Какое количество теплоты получила кастрюля и вода?

2. Какова начальная температура 800 г льда, если для повышения его температуры до 0°С потребовалось увеличить его внутреннюю энергию на 33,6 кДж?

3. В сосуде смешали воду при температуре 10°С и воду при температуре 90°С. Через некоторое время в сосуде установилась температура 40°С. Рассчитайте отношение массы холодной воды к массе горячей воды.

4.В железный душевой бак, масса которого 60 кг, налили холодной колодезной воды массой 100 л. В результате нагревания солнечным излучением температура воды повысилась от температуры 5°С до температуры 35°С. Какое количество теплоты получили бак и вода?

5. Какое количество теплоты требуется для нагревания 2 л молока в алюминиевой кастрюле массой 250 г от температуры 20°С до температуры 100°С?

6. Какое количество холодной воды, имеющей температуру 10°С, требуется добавить для охлаждения 2,5 л воды, взятой при температуре 90°С, до температуры 50°С?

7. В воду массой 2 кг, взятую при температуре 10°С, погрузили железо, нагретое до температуры 540°С. Определите массу железа, если установившаяся температура стала равной 40°С.

8. Смешали 25 л воды при 30°С и 5 л воды при температуре 80°С. Определите температуру образовавшейся смеси.

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

10. На сколько градусов нагреется 300 г воды, если она получит всю энергию, выделившуюся при остывании 2,5 кг меди от температуры 140°С до температуры 40°С?

11. В стеклянный стакан массой 100 г, имеющий температуру 12°С, налили 150 г воды при температуре 100°С. При какой температуре установится тепловое равновесие?

12. Стальное сверло массой 90 г, нагретое при закалке до температуры 840°С, опущено в сосуд, содержащий машинное масло при температуре 20°С. Какое количество масла следует взять, чтобы его конечная температура не превысила 70°С?

13. В сосуд, содержащий 2,35 кг воды при температуре 20°С, опускают кусок олова, нагретого до температуры 230°С. Температура воды в сосуде при этом повысилась на 15°С. Рассчитайте массу олова.

14. Для определения удельной теплоемкости железа в 200 г воды при температуре 18°С опустили железную гирю массой 100 г при температуре 98°С. Температура воды установилась равной 22°С. Какова удельная теплоемкость железа по данным опыта?

15. Как изменится температура воды массой 900 г, если ей сообщить такое же количество теплоты, какое идет на нагревание алюминиевого цилиндра массой 3 кг на 100°С?

16. На сколько градусов нагреются 80 л воды за счет количества теплоты, полученного от сжигания 1,5 кг сухих дров?

17. Рассчитайте количество керосина, которое потребуется сжечь для того, чтобы нагреть 8 кг воды от 10 до 100°С, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании керосина, пойдет на нагрев воды.

18. В чайнике на газовой плите находилось 3 л воды при температуре 20°С. Определите, сколько природного газа сгорает за 1 с, если в этом чайнике за 15 минут вскипятили воду. Потерями тепла пренебречь.

19. На сколько изменится температура воды массой 50 кг, если считать, что вся теплота, выделяемая при сжигании 500 г древесного угля, пойдет на нагревание воды?

20. Сколько нужно сжечь керосина, чтобы довести до кипения 4 л воды, если начальная температура воды 20°С, а потери энергии составили 25%?

21. Определите КПД спиртовки, если для нагревания 100 г воды от температуры 20°С до температуры 90°С сожгли 5 г спирта.

22. На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать 30% энергии, выделившейся при полном сгорании 2 кг сухих дров?

23. Какое количество древесного угля надо сжечь в самоваре, емкость которого равна 5 л, а КПД составляет 25%, чтобы нагреть в нем воду от температуры 20°С до температуры 100°С?

24. В резервуаре нагревателя находится 800 г керосина. Сколько литров воды можно нагреть этим количеством керосина от температуры 20°С до температуры 100°С, если КПД нагревателя равен 40%?

25. Чему равен КПД самовара, если для нагревания в нем 3 л воды от температуры 10°С до температуры 100°С требуется сжечь 75 г каменного угля?

14.2 Изменение температуры и теплоемкость – Колледж физики, главы 1-17

14 Методы теплопередачи и переноса

Резюме

Наблюдайте за теплопередачей и изменением температуры и массы.
Рассчитать конечную температуру после теплопередачи между двумя объектами.

Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: нагревание повышает температуру, а охлаждение снижает ее. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что над системой или системой не совершается никакой работы. Опыты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов — изменения температуры, массы системы, вещества и фазы вещества.

Рисунок 1. Тепло Q , переданное для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также вовлеченного вещества и фазы. а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m , нужно удвоить теплоту. б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, нужно добавить в два раза больше тепла.

в) Количество переданного тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется сумма Q тепла, чтобы вызвать изменение температуры Δ T в заданной массе меди, потребуется в 10,8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды при условии отсутствия фазового перехода в любом веществе.

Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Благодаря тому, что (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и числу атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, теплота пропорциональна массе вещества и изменению температуры. Переносимое тепло также зависит от вещества, так что, например, теплота, необходимая для повышения температуры, для спирта меньше, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемая теплота также зависит от фазы (газовая, жидкая или твердая). { \circ}\textbf{C)}}.[/latex]Напоминаем, что изменение температуры[latex]\boldsymbol{(\Delta{T})}[/latex]одинаково в единицах кельвина и градусах Цельсия. Если теплоотдачу измерять в килокалориях, то 9{\circ}\textbf{C)}}.[/латекс]

Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их рассчитать. В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 приведены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, зависимость теплоемкости большинства веществ от температуры и объема слабая. Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, а это значит, что требуется в пять раз больше теплоты, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и для стекла, и в десять раз больше, чем для стекла. много тепла, чтобы поднять температуру воды, как для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле. 9{\circ}\textbf{C}}.[/latex](a) Сколько тепла требуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?

Стратегия

Посуда и вода всегда имеют одинаковую температуру. Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и сковороды увеличивается на одинаковую величину. Воспользуемся уравнением теплообмена при заданном изменении температуры и массы воды и алюминия. Удельные теплоемкости воды и алюминия приведены в табл. 1. 94\textbf{J}=27.0\textbf{кДж}}.[/latex]

Сравните процент тепла, поступающего в кастрюлю, и процент тепла, поступающего в воду. Сначала находим общее количество переданного тепла:

[латекс]\boldsymbol{Q_{\textbf{Всего}}=Q_{\textbf{W}}+Q_{\textbf{Al}}=62,8\textbf{кДж}+ 27,0\textbf{кДж}=89,8\ textbf{кДж}}.[/латекс]

Таким образом, количество тепла, идущего на нагрев сковороды, равно

[латекс]\boldsymbol{\frac{27,0\textbf{кДж}}{89,8\textbf{кДж}}}[/latex][латекс]\boldsymbol {\times100\%=30,1\%},[/латекс]

, а количество, идущее на нагрев воды, равно

[латекс]\boldsymbol{\frac{62,8\textbf{кДж}}{89,8\textbf{кДж}}}[/latex][латекс]\boldsymbol{\times100 \%=69,9\%}. [/latex]

Обсуждение

В этом примере тепло, переданное контейнеру, составляет значительную долю от общего количества переданного тепла. Хотя масса кастрюли в два раза больше массы воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия. Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевой кастрюлей.

Рисунок 2. Дымящиеся тормоза на этом грузовике являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.

Пример 2: Расчет увеличения температуры по работе, проделанной над веществом: Перегрев тормозов грузовика при движении под уклон тормозной материал. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика. Проблема заключается в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы достаточное количество тепла передавалось от тормозов в окружающую среду.

9{\circ}\textbf{C}}[/latex], если материал удерживает 10% энергии от 10 000-килограммового грузовика, спускающегося с высоты 75,0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.

Стратегия

Если тормоза не задействованы, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При торможении потенциальная энергия гравитации преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию[латекс]\boldsymbol{(Mgh)}[/латекс], которую весь грузовик теряет при спуске, а затем находим повышение температуры только в тормозном материале. 9{\circ}\textbf{C}}.[/латекс]

Обсуждение

Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик какое-то время ехал, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, повысит температуру тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод нецелесообразен. Однако та же идея лежит в основе новейшей гибридной технологии автомобилей, где механическая энергия (потенциальная энергия гравитации) преобразуется тормозами в электрическую энергию (аккумулятор).

Вещества	Удельная теплоемкость ( c )
Твердые вещества	Дж/кг⋅ºC	ккал/кг⋅ºC ²
Алюминий	900	0,215
Асбест	800	0,19
Бетон, гранит (средний)	840	0,20
Медь	387	0,0924
Стекло	840	0,20
Золото	129	0,0308
Тело человека (в среднем при 37 °C)	3500	0,83
Лед (средний, от -50°C до 0°C)	2090	0,50
Железо, сталь	452	0,108
Свинец	128	0,0305
Серебро	235	0,0562
Дерево	1700	0,4
Жидкости
Бензол	1740	0,415
Этанол	2450	0,586
Глицерин	2410	0,576
Меркурий	139	0,0333
Вода (15,0°С)	4186	1. 000
Газы ³
Воздух (сухой)	721 (1015)	0,172 (0,242)
Аммиак	1670 (2190)	0,399 (0,523)
Двуокись углерода	638 (833)	0,152 (0,199)
Азот	739 (1040)	0,177 (0,248)
Кислород	651 (913)	0,156 (0,218)
Пар (100°C)	1520 (2020)	0,363 (0,482)
Таблица 1. Удельная теплоемкость ¹ различных веществ

Обратите внимание, что Пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы, повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы вместо механического. 9{\circ}\textbf{C}}.[/latex]Предположим, что кастрюля находится на изолированной подушке и что незначительное количество воды выкипает. При какой температуре вода и кастрюля через короткое время достигают теплового равновесия?

Стратегия

Кастрюля размещена на изолирующей подушке, чтобы обеспечить небольшой теплообмен с окружающей средой. Первоначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Затем теплопередача восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и кастрюля соприкасаются. Поскольку теплопередача между кастрюлей и водой происходит быстро, масса испаряемой воды пренебрежимо мала, а величина тепла, теряемого кастрюлей, равна теплу, приобретаемому водой. Обмен теплом прекращается, как только достигается тепловое равновесие между чашей и водой. Теплообмен можно записать как[латекс]\жирныйсимвол{|Q_{\textbf{горячий}}|=Q_{\textbf{холодный}}}.[/латекс] 9{\circ}\textbf{C})}.[/латекс]

Обратите внимание, что [latex]\boldsymbol{Q_{\textbf{hot}}0}[/latex]и что в сумме они должны равняться нулю, потому что тепло, теряемое горячей кастрюлей, должно быть таким же, как тепло, получаемое холодной водой.

{\circ}\textbf{C}).} \end{массив}[/latex] 9{\circ}\textbf{C}}?[/latex]Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, таким образом, претерпевает небольшое изменение температуры при заданной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха. Однако температура воды меняется в течение более длительного времени (например, с лета на зиму).

ДОМАШНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ: ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗЕМЛИ И ВОДЫ

Что нагревается быстрее, земля или вода?

Для изучения различий в теплоемкости:

Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в два небольших сосуда. (Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза выше, чем у воды, поэтому вы можете получить примерно равные массы, используя [латекс]\boldsymbol{50\%}[/латекс]больше воды по объему. )
Нагревайте оба (используя духовку или нагревательную лампу) в течение одинакового времени.
Запишите конечную температуру двух масс.
Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.

Какой образец остывает быстрее? Эта деятельность воспроизводит явления, ответственные за наземные и морские бризы.

Перенос тепла[латекс]\boldsymbol{Q}[/латекс], приводящий к изменению[латекс]\жирныйсимвол{\Delta{T}}[/латекс]температуры тела массой[латекс] \boldsymbol{m}[/latex]является[латекс]\boldsymbol{Q=mc\Delta{T}},[/latex]где[латекс]\boldsymbol{c}[/latex]является удельной теплоемкостью материала . Это соотношение также можно рассматривать как определение удельной теплоемкости. 9{\circ}\textbf{C}},[/latex], если не указано иное, и при среднем давлении 1,00 атм. В скобках указаны значения [латекс]\жирный символ{c_{\textbf{p}}}[/латекс]при постоянном давлении 1,00 атм.

Глоссарий

удельная теплоемкость: количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг вещества на 1,00 ºC

Общая физика II

Глава 22:

Вопросы 22:3, 4, 6, 16, 17

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

Будьте уверены и сделайте эти; делай не просто подожди и смотреть я делаю их в сорт!

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

Первый закон термодинамики это просто переформулировка Энергосбережения. Если система изолированы, над ним не совершается работа и теплота не передается ему 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 касается именно этого. Внутренняя энергия может быть использована для передачи энергии в тепла или в виде работы.

Q22.6 В практических тепловых двигателях, над которыми у нас больше контроля, температура горячего резервуара или температуры холодного резервуара? Объяснять.

Вероятно, низкая температура будет температура окружающего воздуха — возможно, температура охлаждающего пруда, реки или океана. Есть мало контроля над любым из них. Горячая температура будет температура горящего масла или угля или расщепления Уран; это температура, которую мы можем контролировать.

Q22.16 Приведите пример природного процесса, который почти обратимый.

Почти полное устранение трения означает, что процесс почти обратим. Простой маятник это обратимым до тех пор, пока мы не посмотрим на него достаточно внимательно, чтобы обнаружить трение с воздуха. Медленное сжатие воздушного шара почти обратимый.

Q22.17 Происходит термодинамический процесс, при котором энтропия система изменяется на — 8,0 Дж/К. Согласно второму закону термодинамики, какой вывод вы можете сделать об изменении энтропии окружающая среда?

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

22.1 Тепловая машина поглощает 360 Дж тепловой энергии и работает 25 Дж работы в каждом цикле.

Найти (а) КПД двигателя

е = 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 _ч = 0,931

Q _c /Q _h (0,931)

Q _c = (360 Дж) (0,931)

Q _c = 335 Дж

22.2 Тепловая машина совершает работу 200 Дж в каждом цикле и имеет КПД 30%. За каждый цикл сколько тепловой энергии уходит

(а) поглощенные и

Q _ч = Вт/Э

Ом _ч = 200 Дж/0,30

Q _h = 667 J

(б) исключен?

1 — [Q _c /Q _h ] = e = 0,30

Q _c /Q _h = 1 — 0,30

Q _c /Q _ч = 0,70

Q _c = Q _h (0,70)

Q _c = (667 Дж) (0,70)

Q _c = 467 Дж

22,6 Отдельный двигатель имеет выходную мощность 5,0 кВт и КПД 25%. Если двигатель выделяет 8 000 Дж тепловой энергии в каждом цикле найти

(a) теплота, поглощаемая в каждом цикле и

1 — [Q _c /Q _h ] = e = 0,25

Q _c /Q _h = 1 — 0,25

Q _c /Q _ч = 0,75

Q _h = Q _c /0,75

Q _ч = 8000 Дж/0,75

Q _ч = 10 667 Дж

(б) время каждого цикла.

Для каждого цикла Вт = Q _ч — Q _c
Вт = 10 667 Дж — 8 000 Дж
Вт = 2 667 Дж = 2,667 кДж
Р = Вт/т
т = Вт / П
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 — [ 1000 Дж/1600 Дж]

е = 1 — 0,625

е = 0,375

е = 37,5%

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

Для каждого цикла Вт = Q _ч — Q _c
Вт = 1 600 Дж — 1 000 Дж
Вт = 600 Дж
Тогда мощность
P = Вт/т
P = 600 Дж / 0,30 с
P = 2 000 Вт = 2 кВт

22.8 Тепловая машина работает между двумя резервуарами при 20 ^o C и 300 ^o C. Какова максимальная возможный КПД для этого двигателя?

Из нашего исследования двигателей Карно мы знаем максимальное эффективность
Помните, конечно, что эти температуры должны быть измерены в кельвины,
Т _с = 20°С = 293 К
Тл _ч = 300°С = 573 К
е = 1 — [ 293 К/573 К]
е = 1 — 0,511
е = 0,489
е = 48,9%

22,9 Электростанция работает с КПД 32% в течение летом, когда морская вода для охлаждения имеет температуру 20 ^o С. завод использует пар 350 ^o C для привода турбин. Предполагая эффективность установки изменяется в той же пропорции, что и идеальная КПД, какова эффективность установки зимой, когда морской воды в 10 ^или С?

Сначала рассчитайте КПД Карно для летнего периода. и зима,
е _лето = 1 — [ ^293
К / _{623 К} ]
е _лето = 1 — 0,470
е _лето = 0,530
e _зима = 1 — [283 К/623 К]
е _зима = 1 — 0,454
e _зима = 0,546
Соотношение = e _зима /e _лето
Соотношение = 0,546/0,530
Коэффициент = 1,03
То есть КПД Карно зимой в 1,03 раза Эффективность Карно летом. Из-за более низких холодов температуры эффективность Карно увеличивается на 3%. Если реальный КПД изменяется на 3% — по сравнению с летним значением в 32% — тогда 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 температурный градиент в океане. Система должна работать между 20 ^o C (температура поверхностной воды) и 5 ^o С (температура воды на глубине около 1 км).

(a) Какова максимальная эффективность такой системы?

Максимально возможная эффективность по методу Карно эффективность, Т _с = 5 ^о С = 278 К
Т _ч = 20 ^о С = 293 К
е = 1 — [ 278 К/293 К]
е = 1 — 0,949
е = 0,051
е = 5,1%

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

Во-первых, сколько работы выполняется в час?

P = Вт/т

Вт = P т

Вт = (75 МВт) (1 час)

Вт = (75 x 10 ⁶ Вт) [(Дж/с)/Вт] (1 час) [3600 с/ч]

Вт = 2,7 x 10 ¹² Дж

Итак, сколько тепла необходимо, чтобы обеспечить столько выходной работы?
Q _ч = Вт/Э
Ом _ч = (2,7 х 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)?
Морской воды лотов ! Температура градиент в океане обеспечивает обильный источник энергии хотя небольшой температурный градиент означает, что эффективность очень низкий.
22.14 Пар поступает в турбину при температуре 800 ^o C и исчерпаны при 120 ^o С. Каков максимальный КПД эта турбина?
Т _с = 120 ^о С = 393 К
Т _ч = 800 ^о С = 1073 К
е = 1 — [ 393 К/1073 К]
е = 1 — 0,366
е = 0,634
е = 63,4%

22.28 Как изменится энтропия, если 1 моль серебра (108 г) плавится при 961 ^o С?
Сколько тепла потребуется, чтобы расплавить 108 г серебра? Q = м л
Q = (0,108 кг) (8,82 x 10 ⁴ Дж/кг)
Ом = 9,53 х 10 ³ Дж
S = Q/T
Т = (273 + 961) К
Т = 1234 К
S = (9,53 х 10 ³ Дж)/(1234 К)
S = 7,72 Дж/К

22. 31 Рассчитайте изменение энтропии 250 г нагретой воды. медленно от 20 90 159 o 90 160 C до 80 90 159 o 90 160 C.
(Подсказка: обратите внимание, что dQ = m c dT).
Это тепло добавляется при разных температурах, поэтому мы должен брать интеграл,
dQ = мк dT

22.32 Лоток для льда содержит 500 г воды при температуре 0,^o С. Рассчитайте изменение энтропии воды при ее полном и медленном замерзании при 0 ^o С.
Сколько тепла требуется, чтобы заморозить 500 г воды при 0°С?
Q = м Lf
Q = (0,500 кг) (3,33 x 10 ⁵ Дж/кг)
Q = 1,67 x 10 ⁵ Дж
С = Q/T
С = (1,67 х 10 ⁵ Дж)/273 К
С = 610 Дж/К
22,41 Кубик льда массой 18 г при 0,0 ^o С нагревают до испаряется в виде пара.
а) Насколько увеличилась энтропия?
Сколько тепла требуется для растопить кубик льда в воду при 0°С (или 273 К)? Q = м л _f
Q = (0,018 кг) (3,33 x 10 ⁵ Дж/кг)
Q = 599 Дж
Это означает, что добавленная энтропия была
С = Q/T
С = (599 Дж)/273 К
С = 2,2 Дж/К
Сколько энтропии добавляется при повышении температуры от 0 ^o C до 100 ^o C (или 373 K)? Это как задача 22.32, которую мы уже решили; это тоже из конечно, требует интеграла.
dQ = m c dT
Сколько теплоты требуется, чтобы испарить воду в пара при 100 ^o C?
Q = м L _v
Q = (0,018 кг) (2,26 x 10 ⁶ Дж/кг)
Q = 40 700 Дж
Это означает, что добавленная энтропия была
С = К/т
Т = (100 + 273) К
С = (40 700 Дж)/373 К
С = 109 Дж/К
Таким образом, общее изменение энтропии есть просто сумма из этих частей:
С _по = [2,2 + 23,5 + 109] Дж/К
С _по = 135 Дж/К
(см.