Рубрики

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

10.12.2020 06:12:01 | Автор: Анна

Решаем сложные задачи на тепловой баланс. Сложность  примерно соответствует 30-й задаче ЕГЭ, или простой олимпиаде.

 

Задача 1.

В закрытом медном калориметре массой 600 г находится 1,0 кг измельченного льда при температуре Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C. В калориметр впустили 200 г пара при температуре Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C. Считая, что удельная теплоёмкость водяного пара в пределах от Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C до Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C составляет 0,40 кал(г Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. град), определите, какая температура установится в калориметре. (Потерями теплоты пренебречь.)

Решение. Будем решать эту задачу методом «прикидок». То есть определим предельные количества теплоты для каждого процесса и затем их сопоставим.

Для нагрева льда до нуля градусов необходимо количество теплоты

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Для плавления льда необходимо

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Для нагрева калориметра необходимо (пока греем до нуля)

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Пар может отдать, охлаждаясь (1 кал – это 2,19 Дж):

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Пар может отдать, конденсируясь:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Понятно теперь, что пар, остыв и полностью превратившись в воду, отдаст больше теплоты, чем нужно для согрева калориметра и льда и плавления льда. Значит, содержимое калориметра еще и нагреется до некоторой температуры Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение., которую нам и надо найти.

Вода, полученная из пара, остывает до Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. и отдает количество теплоты

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Вода, полученная изо льда и калориметр греются до Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Составляем уравнение теплового баланса:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Ответ: конечная температура Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение..

 

Задача  2. В калориметр, содержащий 100 г сухого снега при температуре Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C, впустили 13 г водяного пара при температуре Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C. Определите установившуюся в калориметре температуру. В каком состоянии находится вещество в калориметре? Как изменится ответ, если учесть теплоёмкость калориметра? Решите эту задачу для случая, когда масса пара равна 25 г.

Решение: сопоставим возможные количества теплоты:

Снег греется до нуля:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Снег тает:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Пар конденсируется:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

 

Видим, что тепла, даваемого паром, не хватит на согрев и плавление снега, значит, снег не растает весь, и конечная температура будет равна 0.

 

Если бы пара было бы 25 г, то

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Теплота, даваемая паром, покрыла бы  "расходы" на согрев и плавление снега, и вода, полученная изо льда, согрелась бы. Определим, на сколько.

Пусть вода, полученная из пара, остынет до Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Уравнение баланса:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

На нагрев воды, полученной из снега, уйдет:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тогда

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Ответ: конечная температура равна 94,6 градусам.

Задача З. Через воду, имеющую температуру Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C, пропускают водяной пар при Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C. Сколько процентов составит масса воды, образовавшейся из пара, от массы всей воды в сосуде в момент, когда её температура равна Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C?

Решение:

Вода нагреется на Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C. Пар конденсируется, и полученная из него вода остынет на Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение. C. Тогда уравнение баланса будет таким:

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Найти надо отношение Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение..

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Тогда искомое отношение

Тепловой баланс: задачки ненулевого уровня, продолжение.

Ответ: 6,3%

 

 

10.12.2020 06:12:01 | Автор: Анна

|

Профи.ру

Пароль для библиотеки – 777

Облако меток

Подписка

Введите Ваши данные:

Архивы