1. Для чего потребуется больше энергии – для нагревания 1 кг льда от -15 до 0 °C или для нагревания 1 кг воды от 0 до 15 °C? На сколько больше?
2.В одной паровой турбине полезная работа составляет 1/4 часть энергии пара, отдаваемой холодильнику, а в другой – 1/6. Выразите КПД обеих турбин в процентах.
3.В ущелье с высоты 150 м падает камень. Вследствие трения о воздух и удара о землю камень нагревается на 1,2 ºС. Определите удельную теплоемкость камня, считая, что 50% энергии камня расходуется на его нагревание.
4.Тепловой двигатель мощностью 19 кВт за 3 ч работы израсходовал топливо массой 12 кг. На каком топливе мог работать этот двигатель, если его КПД 41%?
Ответы
1. На 31,5 кДж больше потребуется энергии для нагревания воды.
Q=cmΔt=4200x1x15=63 кДж (вода)
Q=cmΔt=2100x1x15=31,5 кДж (лёд)
2. кпд1=25%, кпд2=16.6%
кпд=Ап/Аз*100%=Рп/Рз*100%
кпд1=1/4*100%=25%
кпд2=1/6*100%=16.6%
3. Удельная теплоёмкость камня = 625 дж/(кг*С)
В верхней точке у камня потенциальная энергия mgh. При падении и ударе она превращается во внутреннюю, т.е. в тепловую.
Q=cm(t2-t1)
Так как только половина потенциальной энергии тратится на нагрев, закон сохранения энергии
0,5mgh=cm(t2-t1)
отсюда c=0,5gh/t2-t1
c≈ 625Дж/(кг*С)
4. Дизтопливо
N = A/t (t - время, за которое проделана работа А)
Значит, условие задания позволяет определить работу:
A = Nt
По определению (и здравому смыслу) кпд двигателя η - это отношение произведенной работы к теплу, полученному от сожжённого топлива:
η = A/Q = Nt/Q
Значит, зная мощность, кпд и время работы, можно определить количество тепла, которое было получено при сгорании топлива:
Q = Nt/η
Нам известно m - сколько топлива сожгли.
Значит, определив Q, мы сможем найти удельную теплоту сгорания q
Q = mq, значит
q = Q/m = (Nt/η)/m = Nt/(ηm)
А по величине q можно определить и вещество, послужившее топливом, потому что у каждого вида топлива своя удельная теплота полного сгорания.
Итак:
q = Nt/(ηm) = 19000*3*3600/(0,41*12) = 41 707 310 Дж/кг = 42 МДж/кг
Из таблицы удельной теплоты полного сгорания следует, что это может быть дизтопливо