Допоможіть терміново ящо можете запишіть в зошиті 100 балів даю:
Внутрішня енергія.Рівняння теплового балансу.
1. 1г парів ртуті і 1г гелію мають однакову температуру. Який з газів має більшу внутрішню енергію?У скільки разів більшу ?
2. Внутрішня енергія деякої маси газу за температури 32°С дорівнює 1 Дж. Скільки молекул міститься в цієї масі газу?
3. Сталева деталь масою 20 кг під час обробки нагрілась на 50℃. Скільки енергії витрачено на зміну внутрішньої енергії деталі.
4. У склянку масою 160 г налито 250 мл води, за температури 90℃. На скільки градусів знизиться температура води, якщо в неї опустити срібну ложку масою 50 г,за температури 20℃?(Св=4,19 ∙ 103 Дж/кг ∙ К ; Сск=8,3∙102 Дж/кг ∙ К ; Сср=2∙102 Дж/кг ∙ К ).
5. Скільки сталі, взятої за температури 20℃, можна розплавити, спаливши 2 т вугілля у печі з ККД 50%?
Ответы
1.Внутрішня енергія ідеального газу залежить лише від температури, тому в обох газів вона буде однаковою. Однак, ртуть є більш тяжким газом з більшою молекулярною масою, тому вона має більшу кінетичну енергію молекул і більшу енергію внутрішньої рухової енергії. Різниця в енергії буде залежати від температури і складу газу.
2.Для знаходження кількості молекул можна використати формулу Навро-Лапласа: N = N_A * m / M, де N_A - число Авогадро, m - маса газу, M - молярна маса газу. Для повітря M ≈ 29 г/моль, тому 1 г повітря містить N = 6.02 * 10^23 * 1 / 29 ≈ 2.08 * 10^22 молекул. Якщо внутрішня енергія дорівнює 1 Дж, то кожна молекула має середню енергію 1 Дж / 2.08 * 10^22 ≈ 4.8 * 10^-23 Дж.
3.Енергія, необхідна для зміни температури тіла, визначається формулою Q = C * m * ΔT, де С - теплоємність речовини, m - маса тіла, ΔT - зміна температури. Для сталі теплоємність С = 500 Дж / (кг * К), тому енергія для зміни температури на 50℃ дорівнює Q = 500 * 20 * 50 = 50000 Дж.
4.Щоб відповісти на це питання, нам потрібно знайти тепло, яке втратить вода при дотику до срібної ложки. Для цього скористаємося формулою:
Q = mcΔT
де Q - кількість тепла, яке потрібно передати воді;
m - маса води;
c - специфічна теплоємність води (дорівнює 4,19 ∙ 10^3 Дж/кг ∙ К);
ΔT - зміна температури.
Спочатку знайдемо масу води за формулою об'єму води, що налита у склянку:
m_води = ρ_води * V_води
де ρ_води - густина води (дорівнює 1 г/см^3);
V_води - об'єм води (дорівнює 250 мл або 0,25 л).
Отже, m_води = 1 г/см^3 * 0,25 л = 250 г.
Тепер знайдемо тепло, яке втратить вода при дотику до срібної ложки:
Q = mcΔT = 250 г * 4,19 ∙ 10^3 Дж/кг ∙ К * (90 - 20) К = 62 925 Дж.
Тепер, щоб знайти зміну температури, використаємо цю ж формулу:
ΔT = Q / (mc) = 62 925 Дж / (250 г * 4,19 ∙ 10^3 Дж/кг ∙ К) = 0,6 К.
Таким чином, температура води знизиться на 0,6 К.
5.Щоб відповісти на це питання, необхідно знати, скільки енергії необхідно для розплавлення 1 кг сталі. За даними, які я знаю, для розплавлення 1 кг сталі потрібно близько 400 кВт·год енергії.
Тоді для розплавлення сталі масою 20 кг знадобиться:
20 кг * 400 кВт·год/кг = 8000 кВт·год
Тепер, якщо під час спалювання 2 т вугілля вивільнюється 50% енергії, тоді вивільниться:
2 т * 1000 кг/т * 50% * 29 МДж/т = 29 000 000 Дж
Але ми виражаємо енергію у кВт·год, тому конвертуємо отримане значення в кіловат-години:
29 000 000 Дж = 8 056 кВт·год
Таким чином, за 2 т вугілля можна виробити енергії на 8 056 кВт·год. Для розплавлення 20 кг сталі потрібно 8000 кВт·год, тому максимальна кількість сталі, яку можна розплавити, становить:
8056 кВт·год / 400 кВт·год/кг = 20.14 кг (округлено до 20 кг)
Тому, можна розплавити до 20 кг сталі, взятії за температури 20℃, спаливши 2 т вугілля у печі з ККД 50%.