3900
.pdf
Процессы при теплообмене
Нагревание и |
|
|
|
|
При нагревании |
|
|
|
|
|||||
охлаждение |
‹ = ∆Œ |
|
При охлаждении [ < [ ∆[ < 0 |
|||||||||||
от температуры [ |
|
|||||||||||||
‹ = •∆Œ |
|
m – |
масса вещества |
|
|
|
||||||||
до температуры [ |
|
|
|
|
c – удельная теплоёмкость |
|
||||||||
|
|
|
|
|
вещества – |
количество теплоты, |
||||||||
|
|
|
|
|
которое получает или отдаёт 1 кг |
|||||||||
|
|
|
|
|
вещества при изменении |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
температуры на 1 К, |
Žс• = кг∙КДж |
|
|||||||
|
|
|
|
|
C=cm – |
теплоёмкость тела, |
|
|||||||
|
|
|
|
|
ŽС• |
= ДжК . |
|
|
|
|
|
|
||
Плавление и |
|
пл |
|
|
При плавлении вещество получает |
|||||||||
кристаллизация |
‹ |
кр |
= −‘ |
|
тепло Q>0 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
При |
кристаллизации |
вещество |
|||||||||
|
|
|
|
|
отдаёт тепло Q<0 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Плавление |
|
и |
кристаллизация |
||||||
|
|
|
|
|
происходят |
|
при |
температуре |
||||||
|
|
|
|
|
плавления. |
|
Во |
|
время |
этих |
||||
|
|
|
|
|
процессов |
температура |
вещества |
|||||||
|
|
|
|
|
’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
не изменяется. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
– |
удельная |
теплота |
плавления |
|||||
|
|
|
|
|
вещества – |
количество |
теплоты, |
|||||||
|
|
|
|
|
которое необходимо передать 1 кг |
|||||||||
|
|
|
|
|
твердого |
|
вещества |
|
при |
|||||
|
|
|
|
|
температуре плавления, чтобы оно |
|||||||||
|
|
|
|
|
превратилось |
в |
жидкость, |
Ž’• = |
||||||
|
|
|
|
|
ДЖкг . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Парообразование |
|
пар |
|
При парообразовании жидкость |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30
и конденсация |
конд |
|
получает тепло |
Q>0 |
|
|
|||
|
|
При конденсации пар отдаёт тепло |
|||||||
|
|
|
Q<0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Парообразование |
и конденсация |
|||||
|
|
|
происходят |
|
при |
температуре |
|||
|
|
|
кипения. Во время этих процессов |
||||||
|
|
|
температура |
вещества |
не |
||||
|
|
|
изменяется. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• – |
удельная |
теплота |
плавления |
|||
|
|
|
вещества – |
количество |
теплоты, |
||||
|
|
|
которое необходимо передать 1 кг |
||||||
|
|
|
жидкого вещества при температуре |
||||||
|
|
|
кипения, чтобы оно превратилось |
||||||
|
|
|
в пар, Ž•• = |
ДЖкг . |
|
|
|
|
|
Горение топлива |
|
|
При горении топлива тепло |
|
|||||
|
|
|
выделяется. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— – |
удельная теплота |
|
|
|||
|
|
|
сгораниятоплива – |
количество |
|
||||
|
|
|
теплоты, которое выделяется при |
|
|||||
|
|
|
сгорании 1 кг топлива, Ž—• = Джкг . |
|
|||||
|
|
Задача 2.34 |
(стр. 9) |
|
|
|
|
|
|
В калориметре смешивают две жидкости одинаковой массы с одинаковыми теплоёмкостями. Температура первой жидкости 270С,
температура второй жидкости 1270С. Найдите температуру смеси.
Дано: |
Решение: |
% = % = % |
|
X = X = X |
|
31
|
= 127& |
|
|
|
|
|
[& |
|
+ |
|
|
t |
|
Найти: |
|
|
|
|||
t 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Процесс |
|
Количество теплоты |
||
|
Нагревание жидкости с |
|
|
|
||
|
начальной температурой |
|
||||
|
[ до температуры t |
|
|
|
||
|
Охлаждение жидкости с |
|
||||
|
начальной температурой |
|
||||
|
[ до температуры t |
|
|
|
||
|
|
Уравнение теплового баланса: |
|
|||
|
|
|
ˆ |
+ ˆ |
= 0 |
|
|
X%b[ − [ d + X%b[ − [ d = 0 |
|
|
|||
|
X%b[ − [ + [ − [ d = 0 |
|
|
|
||
|
X% ≠ 0 [ − [ |
+ [ − [ = 0 |
|
|
||
|
2[ =[ [++[ [ |
|
|
|
|
|
|
[ = |
2 |
|
|
|
|
|
[ = |
27&h + 127&h |
= |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
|
Ответ: |
|
|
|
|
|
|
|
Задача 2.35 (стр. 9) |
|
|
||
В калориметре смешивают две жидкости с одинаковой теплоёмкостью. Масса первой жидкости в 2 раза больше, чем масса второй жидкости. Найдите температуру смеси, если температура первой жидкости
300С, а температура второй жидкости 600С.
32
Дано: |
Решение: |
|
|
|
|
|
Процесс |
Количество теплоты |
Найти:
Уравнение теплового баланса:
Ответ:
Задача 2.37 (стр. 10)
В стакане находится вода массой 200 г при температуре 800С. В
стакан опускают ложку при температуре 200С. В результате температура воды понизилась до 750С. Найдите теплоёмкость ложки. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·К).
33
Дано: |
СИ |
Решение: |
% |
+ |
|
|
|
t |
|
Процесс |
Количество теплоты |
Найти:
Уравнение теплового баланса:
Ответ:
Задача 2.38 (стр. 10)
В сосуд, который содержит 2 кг льда при температуре 00С, налили
3 л воды при температуре 900С. Найдите температуру воды после того, как весь лёд расплавился. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·К),
удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
34
Дано: |
СИ |
Решение: |
% + |
B |
Найти: |
Процесс |
Количество теплоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уравнение теплового баланса:
35
Ответ:
Задача 2.39 (стр. 10)
В сосуд, который содержит 10 кг льда при температуре 00С, налили
3 л воды при температуре 900С. Лёд частично плавится. Найдите массу льда, который расплавился. Определите конечную температуру воды.
Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
Дано: |
СИ |
|
Решение: |
|
% |
+ |
B |
Процесс |
Количество теплоты |
Найти:
Уравнение теплового баланса:
36
Ответ:
ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Способы изменения
внутренней энергии
Теплообмен |
Совершение работы |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆l = ‹ + внешних сил |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
внешних сил = − газа |
|
|||
|
|
|
|
∆l = ‹ − газа |
||||
ˆ > 0 |
|
|
|
‹ = ∆l + |
|
|
|
|
|
|
|
|
газа |
|
|
|
|
ˆ < 0 |
|
|
|
_______________________________________________________ |
||||
_______________________________________________________ |
||||||||
w > 0 |
_______________________________________________________ |
|||||||
w < 0 |
_______________________________________________________ |
|||||||
∆o > 0 _______________________________________________________
∆o < 0 _______________________________________________________
37
Задача 2.20 (стр. 8)
Одному молю одноатомного идеального газа сообщили 5,2 кДж
теплоты. При этом газ совершил работу 4360 Дж. Найдите конечную температуру газа, если его начальная температура 1200С.
Дано: |
СИ |
|
Решение: |
|
|||||
U = 1 моль |
ˆ = 5200 Дж |
ˆ = ∆o + wгаза |
|
|
|
|
|
||
ˆ = 5,2 кДж |
o = 3 UI0 |
3 |
|
3 |
|
||||
wгаза = 4360 Дж |
|
2 |
|
|
|
||||
& |
& |
∆o = o − o = |
2 |
UI0 − 2 UI0 |
|||||
[ |
= 120 h |
0 = 393 К |
ˆ = 2 UI0 − 2 UI0 + wгаза |
|
|||||
Найти: |
|
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
3 |
3 |
UI0 − wгаза |
|
|||
|
|
|
2 UI0 = ˆ + 2 |
2 |
|||||
|
|
|
2 |
2 |
|
3 |
|
||
|
|
|
0 = 3UI |
ˆ + 3UI |
∙ 2 UI0 − |
3UI wгаза |
|||
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
0 = 3UI |
ˆ + 0 − 3UI wгаза |
|
||||
|
|
|
|
2 |
|
|
газаd |
|
|
|
|
|
0 = 0 + 3UI bˆ−w2 |
|
|||||
|
|
|
0 = 393К + |
3 ∙ 1моль ∙ 8,31 К∙мольДж |
∙ b5200Дж − 4360Джd |
||||
|
|
|
0 ≈ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 2.21 (стр. 8)
Гелий массой 40 г находится в цилиндре с подвижным поршнем. В
процессе сжатия гелия внешние силы совершают работу 6200 Дж, при этом температура газа увеличивается на 2000С. Какое количество теплоты
получил газ?
Дано: |
СИ |
Решение: |
|
|
|
38
Найти:
Ответ:
39