5. Оксана із сестрою захопилися цікавою передачею і забули про те, що в них кипить вода в чайнику. Яку кількість теплоти було витрачено даремно, якщо сестри згадали про чайник після того, як 0,5 л води википіло?
6. Яка кількість теплоти необхідна для плавлення 200 г алюмінію, що має температуру 20 °С ?
7. Спортивний автомобіль за 1 год швидкої їзди ( 220 км/год) споживає 40 л бензину. Визначте ККД двигуна цього автомобіля, якщо його потужність становить 162 кВт.
Ответы
Відповідь:
5.Щоб знайти кількість теплоти, яка була витрачена даремно, потрібно знати масу води, яка википіла, її температуру кипіння і питому теплоту пароутворення. За умовою задачі, маса води, яка википіла, дорівнює 0,5 л, або 0,5 кг, температура кипіння води при нормальному атмосферному тиску дорівнює 100 °С, а питома теплота пароутворення води дорівнює 2260 кДж/кг. Тоді кількість теплоти, яка була витрачена даремно, можна обчислити за формулою:
Q=m⋅λ,
де Q - кількість теплоти, m - маса води, λ - питома теплота пароутворення. Підставляючи дані в формулу, отримуємо:
Q=0,5⋅2260=1130 кДж.
Отже, кількість теплоти, яка була витрачена даремно, дорівнює 1130 кДж.
6.Щоб знайти кількість теплоти, яка необхідна для плавлення 200 г алюмінію, що має температуру 20 °С, потрібно знати масу алюмінію, його температуру плавлення, питому теплоємність і питому теплоту плавлення. За даними таблиць, маса алюмінію дорівнює 200 г, або 0,2 кг, температура плавлення алюмінію дорівнює 660 °С, питома теплоємність алюмінію дорівнює 0,9 кДж/(кг·°С), а питома теплота плавлення алюмінію дорівнює 397 кДж/кг. Тоді кількість теплоти, яка необхідна для плавлення алюмінію, можна обчислити за формулою:
Q=m⋅c⋅(T2−T1)+m⋅L,
де Q - кількість теплоти, m - маса алюмінію, c - питома теплоємність алюмінію, T2 - температура плавлення алюмінію, T1 - початкова температура алюмінію, L - питома теплота плавлення алюмінію. Підставляючи дані в формулу, отримуємо:
Q=0,2⋅0,9⋅(660−20)+0,2⋅397=114,48+79,4=193,88 кДж.
Отже, кількість теплоти, яка необхідна для плавлення 200 г алюмінію, що має температуру 20 °С, дорівнює 193,88 кДж.
7.Щоб визначити ККД двигуна спортивного автомобіля, потрібно знати його потужність, швидкість руху, витрату палива і теплотворну здатність бензину. За умовою задачі, потужність двигуна становить 162 кВт, швидкість руху дорівнює 220 км/год, витрата палива дорівнює 40 л/год, а теплотворна здатність бензину дорівнює 44 МДж/кг. Тоді ККД двигуна можна обчислити за формулою:
η=P/Q,
де η - ККД двигуна, P - потужність двигуна, Q - кількість теплоти, яка виділяється при спалюванні палива. Щоб знайти Q, потрібно знати масу палива, яка спалюється за годину. Це можна зробити, використовуючи густина бензину, яка дорівнює 0,75 кг/л. Тоді маса палива, яка спалюється за годину, дорівнює:
m=V⋅ρ=40⋅0,75=30 кг.
Тоді кількість теплоти, яка виділяється при спалюванні палива за годину, дорівнює:
Q=m⋅H=30⋅44=1320 МДж.
Тоді ККД двигуна дорівнює:
η=P/Q=162/1320=0,123.
Отже, ККД двигуна спортивного автомобіля дорівнює 0,123, або 12,3%.