Задание 1


Что общего и в чём различия между процессами кипения и испарения? Почему при кипении жидкость превращается в пар гораздо быстрее, чем при испарении?


Могут ли испаряться твёрдые тела? Если да, то приведите примеры.




Задание 2


При температуре 26 ºC относительная влажность воздуха составляет 45%. Определите, какое количество росы выпадет с каждого кубического метра воздуха при понижении температуры до 10 ºC. Ответ укажите в миллиграммах. Плотность насыщенного пара при 26 ºC составляет 24,4 г/м³, при 10 ºC – 9,4 г/м³.




Задание 3 (20 баллов).


Сосуд содержит смесь воды и льда при температуре 0 °С. Масса воды равна 0,8 кг, масса льда равна 100 г. После введения водяного пара при температуре 100 °С установилась температура, равная 30 °С. Найдите массу пара. Потерями тепла пренебречь.




Задание 4


С высоты девятиэтажного здания упал молоток массой 900 г на железную пластину массой 3 кг и остановился. На сколько градусов нагрелась пластина, если на её нагревание израсходовалось 25 % выделившегося при ударе количества теплоты? Высоту этажа принять равной 3 м.




Задание 5


Полезная мощность дизельного двигателя 500 л.с., КПД 35%. Сколько тонн топлива необходимо такому двигателю на 10 дней беспрерывной работы? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 42 МДж/кг.

Задание 1. Кипение и испарение похожи тем, что в обоих случаях жидкость превращается в пар. Различие в том, что испарение идёт только с поверхности жидкости и при любой температуре, а кипение происходит во всём объёме жидкости при определённой температуре кипения.

При кипении пар образуется сразу внутри всей жидкости в виде пузырьков, поэтому жидкость превращается в пар гораздо быстрее.

Твёрдые тела тоже могут испаряться. Такой процесс называют сублимацией. Примеры: лёд или снег постепенно исчезают на морозе, испаряется сухой лёд, имеет запах нафталин.

Задание 2. Найдём массу водяного пара в 1 м³ воздуха при 26 °C:

\[ m = 0{,}45 \cdot 24{,}4 = 10{,}98 \text{ г} \]

При 10 °C в 1 м³ может остаться только \(9{,}4\) г пара. Значит, выпадет:

\[ 10{,}98 - 9{,}4 = 1{,}58 \text{ г} = 1580 \text{ мг} \]

Ответ: \(1580\) мг росы с каждого кубического метра воздуха.

Задание 3. Теплота, которую отдаёт пар, идёт на плавление льда и нагревание воды до 30 °C.

Нужно тепло:

\[ Q = \lambda m_{л} + c m_{л} \Delta t + c m_{в} \Delta t \]

\[ Q = 3{,}4 \cdot 10^5 \cdot 0{,}1 + 4200 \cdot 0{,}1 \cdot 30 + 4200 \cdot 0{,}8 \cdot 30 \]

\[ Q = 34000 + 12600 + 100800 = 147400 \text{ Дж} \]

1 кг пара при конденсации и охлаждении до 30 °C отдаёт:

\[ q = r + c(100 - 30) \]

\[ q = 2{,}3 \cdot 10^6 + 4200 \cdot 70 = 2594000 \text{ Дж/кг} \]

Масса пара:

\[ m = \frac{147400}{2594000} \approx 0{,}057 \text{ кг} \]

Ответ: примерно \(0{,}057\) кг, то есть \(57\) г пара.

Задание 4. Высота здания:

\[ h = 9 \cdot 3 = 27 \text{ м} \]

Потенциальная энергия молотка:

\[ E = mgh = 0{,}9 \cdot 10 \cdot 27 = 243 \text{ Дж} \]

На нагревание пластины пошло 25%:

\[ Q = 0{,}25 \cdot 243 = 60{,}75 \text{ Дж} \]

Для железа берём \(c \approx 460 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°C)}\). Тогда:

\[ \Delta t = \frac{Q}{cm} = \frac{60{,}75}{460 \cdot 3} \approx 0{,}044 \text{ °C} \]

Ответ: пластина нагреется примерно на \(0{,}04\) °C.

Задание 5. Переведём мощность в ватты:

\[ 500 \text{ л.с.} \approx 500 \cdot 735 = 367500 \text{ Вт} \]

Время работы:

\[ t = 10 \cdot 24 \cdot 3600 = 864000 \text{ с} \]

Полезная энергия:

\[ A = Pt = 367500 \cdot 864000 = 3{,}1752 \cdot 10^{11} \text{ Дж} \]

С учётом КПД \(\eta = 0{,}35\):

\[ Q = \frac{A}{\eta} = \frac{3{,}1752 \cdot 10^{11}}{0{,}35} \approx 9{,}072 \cdot 10^{11} \text{ Дж} \]

Масса топлива:

\[ m = \frac{Q}{q} = \frac{9{,}072 \cdot 10^{11}}{42 \cdot 10^6} \approx 21600 \text{ кг} \]

Ответ: нужно примерно \(21{,}6\) т дизельного топлива.

0 0 Пожаловаться