Задачи на тепловые явления - СПИШИ У АНТОШКИ

Поиск
Перейти к контенту

Главное меню:

Задачи на тепловые явления

Теория > Физика 8 класс > Тепловые явления
При решении задач полезно под рукой всегда иметь основные формулы по теме "Тепловые явления"
Некоторым металлическим сплавам, например нитинолу (55% никеля и 45% титана), присущ эффект памяти формы. 
Он заключается в том, что деформированное изделие из такого материала при нагреве
до определённой температуры возвращается к своей первоначальной форме. 
Это связано с тем, что данные сплавы имеют особую внутреннюю структуру под названием мартенсит, 
обладающую свойством термоупругости. В деформированных частях структуры возникают внутренние напряжения, 
которые стремятся вернуть структуру в исходное состояние. Материалы с памятью формы 
нашли широкое применение в производстве — например, для соединительных втулок,
 которые при очень низкой температуре сжимаются, а при комнатной — распрямляются, 
формируя соединение гораздо надёжнее сварки.
3. СМЕШАННЫЕ ЗАДАЧИ
Задача № 3.1. На какую высоту можно было бы поднять груз массой 1000 кг, если бы удалось полностью использовать энергию, освобождающуюся при остывании 1 литра воды от 100 0С до  20 0С? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг 0С, плотность воды 1000 кг/м3.
Дано:
mгр = 1000 г
с  =4200 Дж/кг 0С
t1 = 100 0С
t2 = 20 0С
Vв = 1 л
ρв = 1000 кг / м3
СИ



0,001м3 
Решение:
При остывании воды освобождается энергия
Q = mc(t1 - t2)
Для того, чтобы поднять груз массой на высоту , должна быть выполнена работа  
A = mгрgh
следовательно
mc(t1 - t2) = mгрgh
h = mc(t1 - t2) / mгрg
массу воды можно найти m = Vρ
отсюда искомое h = Vρc(t1 - t2) / mгрg
h = 34 м
 
Ответ: h = 34 м
h =  ?

Задача № 3.2. В радиатор  водяного отопления в комнату поступило 100 кг воды при температуре 80 0С. А обратная подача воды была при температуре 60 0С. Сколько теплоты отняла комната?

Дано:
mгр = 100 кг
с =4200 Дж/кг 0С
t1 = 80 0С
t2 = 60 0С
Решение:
При остывании воды освобождается энергия
Q = mc(t1 - t2)
Q = mc(t1 - t2) = 100 кг*4200 Дж/кг 0С (80 0С - 60 0С) =  8400000 Дж = 8400 кДж
 
 Ответ:  Q = 8400 кДж
 
 
Q = ?


 Задача № 3.3. Какое количество теплоты пошло на приготовление в полярных условиях питьевой воды изо льда массой 10 кг, взятого при температуре (-20 °С), если температура должна быть равной 15 °С? Удельная теплоемкость льда 2100 Дж / (кг · °С), температура его плавления 0 °С, удельная теплота плавления 340 кДж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж / (кг · °С).
 
Дано:
mгр = 10 кг
св =4200 Дж/кг 0С
с л= 2100 Дж/кг 0С
t1 = -20 0С
t2 = 0 0С
t3 = 15 0С
λ = 340 кДж/кг = 340000 Дж/кг
Решение:

Сначала нужно нагреть лед до температуры плавления
Q1 = сm(t2 -t1) = 2100 Дж/(°С*кг)*10 кг*(0 + 20) = 420000Дж
Лед прежде всего должен расплавиться:
Q1 = λm
Q 1= λm = 340000 Дж/кг*10 кг = 3400000 Дж
Для нагревания воды, полученной изо льда, необходимо:
Q2 = сm(t3 - t2) = 4200 Дж/(°С*кг)*10 кг*(15 °С - 0 °С) = 630000 Дж
Общее количество теплоты:
Q = Q 1 + Q2 +Q3 = 420000Дж + 3400000Дж + 630000Дж = 4450000 Дж = 4450 кДж

Ответ: Q = 4450 кДж
 
Q = ?
Задача 3.4. В кубический сосуд емкостью V = 3 л залили m = 1 кг воды и положили m = 1 кг льда. Начальная температура смеси t1 = 0 °С. Под сосудом сожгли m = 50 г  бензина, причем  80% выделившегося при этом тепла пошла на нагревание содержимого сосуда. Считая сосуд тонкостенным и пренебрегая теплоемкостью сосуда и тепловым расширением, найти уровень воды в сосуде после нагрева. Считать, что дно сосуда горизонтально.
Дано:
V = 3 л ( 0,003 м3)
mв = 1 кг
mл = 1 кг
mбен = 50 г (0,05 кг)
св =4200 Дж/кг 0С
q л= 4.6*107 Дж/кг 
t1 = 0 0С
L = 2,3*106 Дж/кг
λ = 3,4*105 Дж/кг
ρ = 1000 кг/м3
Решение:
1. При сгорании бензина выделяется количество теплоты Q1.
2. На плавление льда затрачивается количество теплоты Q2.
3. На нагревание воды и воды полученной из льда, затрачивается количество теплоты Q3.
4. Остаток количество теплоты после нагревания воды до 100 С Q4
5. Узнаем массу воды, которая испарится при Q4
Для каждого количества теплоты запишем формулу и решим уравнение относительно искомой величины.
Q1 = q*m = 0,05 кг * 4,6 * 107Дж/кг = 2 300 000 Дж
80% = 1 840 000 Дж
Q2 = λ *m = 1кг * 3,4*105 Дж/кг = 340 000 Дж
Масса воды после плавления 1 кг льда составит 1кг воды + 1 кг расплавленного льда = 2 кг
Q3 = сm(t2 -t1) = 4200 Дж/(кг*°С) * 2 кг * (100°С - 0 °С ) = 840 000 Дж
Q4 = Q1 – Q2 – Q3 = 1 840 000 - 340 000 – 840 000 = 660 000 Дж
m = Q4/L = 660 000 Дж /  2,3 * 106 Дж/кг = 0,28696 кг воды
Остаток воды в сосуде после испарения: 2 кг – 0,28696 кг = 1,71304 кг
Объем воды указанной массы найдем по формуле
V = m/ρ = 1,71304 кг / 1000 кг/м3  = 0,001713 м3
Сосуд имеет форму куба V = 0.003 м3, следовательно сторона куба = 0,144 м
Площадь дна сосуда = 0,144м * 0,144м = 0,020736 м2
Вода V = 0.001713 м3 при площади сосуда 0,020736 м2 займет высоту h = V / S 
h = 0.001713 м3 / 0,020736 м2 = 0.0826 м = 8,26 см
Ответ: h = 8,26 см
 




 
Поиск
Назад к содержимому | Назад к главному меню