В уравнении теплового баланса количество газов при взрыве газовой смеси измеряется

Видео:Уравнение теплового баланса, термодинамика в изопроцессах | Физика ЕГЭ 10 класс | УмскулСкачать

Тепловое равновесие и уравнение теплового баланса

Тела, температура которых отличается, могут обмениваться тепловой энергией. То есть, между телами будет происходить теплообмен. Самостоятельно тепловая энергия переходит от более нагретых тел к менее нагретым.

Видео:Исследование уравнений теплового балансаСкачать

Что такое теплообмен и при каких условиях он происходит

Тела, имеющие различные температуры, будут обмениваться тепловой энергией. Этот процесс называется теплообменом.

Теплообмен – процесс обмена тепловой энергией между телами, имеющими различные температуры.

Рассмотрим два тела, имеющие различные температуры (рис. 1).

Тело, имеющее более высокую температуру, будет остывать и отдавать тепловую энергию телу, имеющему низкую температуру. А тело с низкой температурой будет получать количество теплоты и нагреваться.

На рисунке, горячее тело имеет розовый оттенок, а холодное изображено голубым цветом.

Когда температуры тел выравниваются, теплообмен прекращается.

Чтобы теплообмен происходил, нужно, чтобы тела имели различные температуры.

Когда температура тел выравняется, теплообмен прекратится.

Тепловое равновесие — это состояние, при котором тела имеют одинаковую температуру.

Видео:Урок 113 (осн). Задачи на уравнение теплового балансаСкачать

Уравнение теплового баланса и сохранение тепловой энергии

Когда тело остывает, оно отдает тепловую энергию (теплоту). Утерянное количество теплоты Q имеет знак «минус».

А когда тело нагревается – оно получает тепловую энергию. Приобретенное количество теплоты Q имеет знак «плюс».

Эти факты отражены на рисунке 2.

Закон сохранения тепловой энергии: Количество теплоты, отданное горячим телом равно количеству теплоты, полученному холодным телом.

Примечание: Существует и другая формулировка закона сохранения энергии: Энергия не появляется сама собой и не исчезает бесследно. Она переходит из одного вида в другой.

Уравнение теплового баланса

Тот факт, что тепловая энергия сохраняется, можно записать с помощью математики в виде уравнения. Такую запись называют уравнением теплового баланса.

Запишем уравнение теплового баланса для двух тел, обменивающихся тепловой энергией:

(large Q_<text> left( text right) ) – это количество теплоты горячее тело теряет.

(large Q_<text> left( text right) ) – это количество теплоты холодное тело получает.

В левой части уравнения складываем количество теплоты каждого из тел, участвующих в теплообмене.

Записываем ноль в правой части уравнения, когда теплообмен с окружающей средой отсутствует. То есть, теплообмен происходит только между рассматриваемыми телами.

В некоторых учебниках применяют сокращения:

[large Q_ + Q_ = 0 ]

Примечание: Складывая два числа мы получим ноль, когда эти числа будут:

• равными по модулю и
• имеют различные знаки (одно число — знак «плюс», а второе – знак «минус»).

Если несколько тел участвуют в процессе теплообмена

Иногда в процессе теплообмена участвуют несколько тел. Тогда, для каждого тела нужно записать формулу количества теплоты Q. А потом все количества теплоты подставить в уравнение для теплового баланса:

[large boxed < Q_+ Q_ + Q_ + ldots + Q_ = 0 > ]

• Q для каждого нагреваемого тела будет обладать знаком «+»,
• Q для каждого охлаждаемого тела — знаком «-».

Видео:Химия | Задача на содержание газа в газовой смесиСкачать

Пример расчетов для теплообмена между холодным и горячим телом

К горячей воде, массой 200 грамм, имеющей температуру +80 градусов Цельсия, добавили холодную воду, в количестве 100 грамм при температуре +15 градусов Цельсия. Какую температуру будет иметь смесь после установления теплового равновесия? Считать, что окружающая среда в теплообмене не участвует.

Примечание: Здесь мы рассматриваем упрощенную задачу, для того, чтобы облегчить понимание закона сохранения энергии. Мы не учитываем в этой задаче, что вода содержится в емкости. И часть тепловой энергии будет затрачиваться на то, чтобы изменить температуру емкости.

При решении других задач обязательно учитывайте, что емкость, в которой будет содержаться вещество, имеет массу. И часть тепловой энергии будет затрачиваться на то, чтобы изменить температуру емкости.

Решение:

В условии сказано, что окружающая среда в теплообмене не участвует. Поэтому, будем считать рассматриваемую систему замкнутой. А в замкнутых системах выполняются законы сохранения. Например, закон сохранения энергии.

Иными словами, с сосудом и окружающим воздухом теплообмен не происходит и, все тепловая энергия, отданная горячей водой, будет получена холодной водой.

1). Запишем уравнение теплового баланса, в правой части которого можно записать ноль:

2). Теперь запишем формулу для каждого количества теплоты:

Примечания:

1. (large c_<text> ) – удельную теплоемкость воды находим в справочнике;
2. Массу воды переводим в килограммы;
3. Горячая вода остывает и отдает тепловую энергию. Поэтому, разность (large (t_<text> — t_<text> ) ) будет иметь знак «минус», потому, что конечная температура горячей воды меньше ее начальной температуры;
4. Холодная вода получает тепловую энергию и нагревается. Из-за этого, разность (large (t_<text> — t_<text> ) ) будет иметь знак «плюс», потому, что конечная температура холодной воды больше ее начальной температуры;

3). Подставим выражения для каждого Q в уравнение баланса:

4). Для удобства, заменим символы числами:

[large 4200 cdot 0,2 cdot (t_<text> — 80 ) + 4200 cdot 0,1 cdot (t_<text> — 15 ) = 0 ]

[large 840 cdot (t_<text> — 80 ) + 420 cdot (t_<text> — 15 ) = 0 ]

Раскрыв скобки и решив это уравнение, получим ответ:

Ответ: Температура смеси после прекращения теплообмена будет равна 58,33 градуса Цельсия.

Задача для самостоятельного решения:

В алюминиевом калориметре массой 100 грамм находится керосин массой 250 грамм при температуре +80 градусов Цельсия. В керосин поместили свинцовый шарик, массой 300 грамм. Начальная температура шарика +20 градусов Цельсия. Найдите температуру тел после установления теплового равновесия. Внешняя среда в теплообмене не участвует.

Примечание к решению: В левой части уравнения теплового баланса теперь будут находиться три слагаемых. Потому, что мы учитываем три количества теплоты:

• (large Q_ ) – охлаждение алюминия от температуры +80 градусов до конечной температуры;
• (large Q_ ) – охлаждение керосина от температуры +80 градусов до конечной температуры;
• (large Q_ ) – нагревание свинца от температуры +20 градусов до конечной температуры;

А справа в уравнение теплового баланса запишем ноль. Так как внешняя среда в теплообмене не участвует.

Видео:89 НЕ ЗНАЮТ этого в Физике: Что такое Количество Теплоты, Теплоемкость, Уравнение Теплового БалансаСкачать

Определение количества газов взрыва

Количество газов взрыва определяют теоретически по реакции взрыва и опытным путем.

Теоретически количество газов взрыва определяют на основании закона Авогадро, считая, что газы взрыва, приведенные к нормаль­ным условиям (температура 0° С или 273° К [2] и давление 760 мм рт. ст. [3]) имеют одинаковый молекулярный объем 22,4 м3]кмоль.

Объем газов при взрыве 1 кмоль ВВ

Где En— суммарное количество киломолей всех газов взрыва.

Объем газов при взрыве 1 кг ВВ, называемый удельным объ­емом,

Где М — молекулярная масса ВВ, кг/кмоль

Если взрывчатое вещество является не химическим соединением, а смесью, то удельный объем подсчитывают по формуле

V, ____________ 22,4In

Vo — M1N1 + M2N2 + .. где Mi, M2 и т. д. — молекулярные массы отдельных компонентов взрывчатой смеси, кг/кмоль N1, N2 и т. д. —- количество киломолей компонентов взрывчатой смеси;

Еп — суммарное количество киломолей всех газов, получающихся при взрыве данного количества взрывчатой смеси.

Если требуется определить удельный объем для других темпера­турных условий, то пользуются уравнением

Например, удельный объем при температуре 15° С (288° К) будет

Пример. Определить объем продуктов взрыва 1 кмоль аммиачной селитры.

Реакция разложения аммиачной селитры три ‘взрыве имеет следующий вид: NH4N03 = 2НаО -(- N2 + 0,502.

Объем газов при взрыве 1 кмоль ВВ

V0 = 22,4In = 22,4 • 3,5 = 78,4 м3/кмоль.

Удельный объем газов взрыва

Объем газообразных продуктов взрыва можно определить и другим методом — путем замера давления газов в стальной бомбе после взрыва в ней заряда ВВ. При этом методе бомба после взры­ва выдерживается в течение 60 мин для охлаждения и выравнива­ния температуры стенок бомбы с окружающей температурой. Затем измеряется давление внутри бомбы.

Объем газов, приведенный к нормальным условиям (давление 760 мм рт. ст., или 101 325 н/м2 и температура 273° К), вычисляют по формуле

Где V — объем бомбы, м3;

Р — давление в бомбе после взрыва, мм рт. ст.; Т — температура газов в бомбе, °К.

Затем устанавливают объем сконденсировавшейся воды (бомбу продувают сухим воздухом, который затем проходит через сосуды с хлористым кальцием и отдает последнему воду, вынесенную из бомбы), который прибавляют к вычисленному значению 1/0, полу­чая при этом объем 2 V0.

На основании полученного результата вычисляют удельный объем (объем для 1 кг ВВ) газов взрыва при парообразной воде

Где G — масса взорванного заряда, кг.

В целях сохранности бомбы плотность заряжания, т. е. отноше­ние массы заряда к объему бомбы (или сосуда, в, котором взры­вается заряд), принимают не более 0,02 кг/дм3.

Видео:Физика 10 класс (Урок№20 - Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы.)Скачать

Вариант 1

Горение представляет собой:

1. окислительно-восстановительный процесс

2. восстановительный процесс

3. взаимодействие вещества с кислородом

К горючим твердым веществам относятся:

Для расчетов теплоты сгорания веществ используются формулы:

При большой скорости истечения газа пламя струи является:

Теплосодержание продуктов сгорания при постоянном давлении представляет собой:

1. энтальпию тела

3. температуру тела

Газовая смесь состоит из газов:

1. химически несвязанных между собой

2. вступающих в химическую реакцию

3. изолированных друг от друга

Чем выше средняя длина цепи углеводорода, тем температура его самовоспламенения:

Самовозгораются следующие соединения железа:

Высокотемпературный источник, инициирующий горение, называется источником:

При добавлении инертных добавок нормальная скорость распространения пламени:

Верхний концентрационный предел воспламенения газа с увеличением начальной температуры:

В уравнении теплового баланса количество газов при взрыве газовой смеси измеряется:

2. в килограммах

Теплоемкость при постоянном объеме имеет обозначение:

Единицы измерения киломольной теплоемкости:

1. кДж / кмоль * К

Температура вспышки с увеличением молекулярной массы жидкости:

Скорость выгорания жидкости – её количество, выгорающее:

1. в единицу времени

2. с единицы площади

3. из единицы объема

Чем меньше частицы пыли, тем степень её дисперсности:

Примесь негорючих газов в пылевой смеси:

1. увеличивает её взрывоопасность

2. снижает её взрывоопасность

3. не влияет на её взрывоопасность

Чем меньше затрачивается тепла для создания прогретого слоя твердого образца, тем пожароопасность образца:

Уменьшение скорости горения достигается:

1. изоляцией реагирующих веществ

2. добавлением горючих веществ

3. добавлением кислорода

Условия возникновения горения:

1. горючее вещество, кислород

2. источник воспламенения, кислород

3. горючее вещество, окислитель, источник воспламенения

Горючие вещества не способны к горению:

Удельной теплотой пожара называется количество тепла, выделяющегося в единицу времени:

2. с 1 м2 пожара

3. с 1 м3 пожара

Газы, у которых нельзя пренебречь силами взаимодействия между молекулами, называются:

При неполном сгорании органических веществ частично образуются:

1. окислы металлов

2. органические кислоты

Плотность газа – это отношение:

1. объема газа к его массе

2. массы газа к его молекулярной массе

3. массы газа к его объему

Самовозгорание – это процесс, у которого температура воспламенения:

1. выше обычной температуры

2. равна обычной температуре

3. ниже обычной температуры

Самовозгоранию наиболее подвержены масла:

Тепловой источник воспламенения – любое вещество, имеющее:

1. массу и запас тепла

2. температуру и запас тепла

3. объем и запас энергии

При добавлении активных добавок нормальная скорость распространения пламени:

Концентрационная область воспламенения газовой смеси при увеличении давления:

Замена воздуха на кислород во взрывчатой смеси приводит:

1. к увеличению давления взрыва

2. к уменьшению давления взрыва

3. не меняет давления

Соотношение между температурой в кельвинах и в градусах Цельсия определяется по формуле:

Повышение температуры тела вызывает увеличение его:

2. удельного веса

Температура вспышки с уменьшением температуры кипения жидкости:

Массовая скорость выгорания жидкости – масса жидкости, выгорающая в единицу времени:

1. с единицы площади поверхности

2. из единицы объема

3. с единицы длины поверхности

С увеличением влажности воздуха степень дисперсности пыли:

С увеличением размера частиц пыли скорость распространения пламени в пыли:

К легкоплавким, летучим металлам относятся:

Основное требование к средствам пожаротушения:

1. высокий эффект тушения

Продукты полного сгорания органических веществ:

1. спирты, альдегиды

2. органические кислоты, СО

К индивидуальным газам относятся:

2. природный газ

3. пиролизный газ

Минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания одной части вещества, называется количество воздуха:

К независимым параметрам газа относятся:

1. температура, давление, объем, масса

2. температура, теплоемкость, давление, масса

3. температура, теплоемкость, объем, масса

Объемная доля газа в смеси – это:

1. произведение объема компонента и объема всей смеси

2. отношение объема компонента к объему всей смеси

3. отношение объема всей смеси к объему компонента

Единицы измерения киломольной теплоемкости:

1. кДж / кмоль * К

Самовозгорающиеся вещества имеют температуру воспламенения:

1. ниже обычной температуры

2. выше обычной температуры

3. равной обычной температуре

Скорость химической реакции:

1. прямо пропорциональна концентрациям реагирующих веществ

2. обратно пропорциональна концентрациям реагирующих веществ

3. не зависит от концентраций реагирующих веществ

Градиент температур ( изменение температуры с изменением расстояния ) имеет вид:

Аббревиатура (сокращение), которое не относится к названию пределов распространения пламени:

Горение газовой смеси в ограниченном объеме приводит:

1. к уменьшению горения

2. к увеличению горения

Замена воздуха на кислород во взрывчатой смеси приводит:

1. к увеличению температуры взрыва

2. к уменьшению температуры взрыва

3. не меняет температуры взрыва

Внутренняя энергия газа пропорциональна его:

Горючие жидкости не имеют пределов воспламенения:

Температура вспышки водных растворов горючих жидкостей с увеличением содержания воды в растворе:

С увеличением содержания влаги в жидкости скорость выгорания жидкости:

С уменьшением скорости движения воздуха скорость распространения пламени в облаке пыли:

С уменьшением содержания кислорода в воздухе скорость распространения пламени в облаке пыли:

К нелетучим металлам относятся:

При физическом воздействии на пожар огнегасительные вещества:

1. вступают в химическое взаимодействие с продуктами горения

2. меняют скорость горения

3. не влияют на скорость горения

Продукты неполного сгорания органических веществ:

1. альдегиды, кетоны

Условия, отвечающие 298 К и нормальному давлению, называются:

В уравнении теплового баланса горения (Qн = q) – левая часть уравнения – приход тепла, правая:

1. выделение тепла

3. распределение тепла

Теплоемкость при постоянном давлении имеет обозначение:

Молекулярная масса вещества выражается:

1. в атомных единицах массы

2. в миллиграммах

Объем моля газа равен 22,4 л:

1. при любых условиях

2. при нормальных условиях

3. при стандартных условиях

К минеральным относятся масла:

К веществам, самовозгорающимся от воздействия на них воздуха, относятся:

2. хлорид натрия

3. серная кислота

Скорость распространения фронта пламени в направлении по нормали к поверхности фронта называется:

1. удельной скоростью

2. линейной скоростью

3. нормальной скоростью

Верхний концентрационный предел воспламенения газа – это концетрация газа в воздухе при воспламенении:

Состав продуктов горения при взрыве газовой смеси можно определить с помощью:

1. математического уравнения

2. химического уравнения

3. уравнения теплового баланса

Самая низкая температура жидкости, при которой после зажигания и удаления источника воспламенения устанавливается стационарное горение, называется температурой:

Моль и молекула (атом) равны между собой:

3. по количеству весовых единиц

Нижний температурный предел воспламенения жидкости называется температурой:

При нагревании жидкости давление насыщенного пара над ней:

С увеличением скорости ветра скорость выгорания жидкости:

Частицы пыли в аэрозоле имеют форму:

3. неправильную форму

С увеличением концентрации летучих веществ в пыли скорость распространения пламени в пыли:

В результате взаимодействия металла с кислородом воздуха в процессе горения металл покрывается слоем:

При химическом воздействии на пожар огнегасительные вещества:

1. вступают в химическое взаимодействие с продуктами горения

2. меняют скорость горения

3. не влияют на скорость горения

К горючим газам относятся:

Теплота сгорания – это количество тепла, выделяющегося при сгорании единицы:

1. количества вещества

2. поверхности вещества

3. ширины вещества

Температурный режим пожара – изменение температуры пожара в горящем помещении:

2. в пространстве

Объем киломоля при нормальных условиях составляет:

Массовая теплоемкость вещества — это количество тепла, необходимое для нагревания на 1 градус Кельвина:

1. 1 кг вещества

3. 1 мг вещества

Процесс ускорения реакции окисления и переход её в горение называется:

К растительным относятся масла:

К веществам, самовозгорающимся от действия на них воды, относятся:

Массовая скорость горения вещества имеет размерность:

Нижний концентрационный предел воспламенения газа – это концентрация газа в воздухе при воспламенении:

Теплота, выделяющаяся при сгорании веществ, имеет размерность:

Состав газовой смеси задается:

3. количественными долями

Нормальное атмосферное давление принимается равным:

Легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки меньше 45оС:

Температура вспышки жидкости по сравнению с температурой воспламенения:

Мелкодисперсные пыли, туманы и дымы относятся:

С уменьшением степени дисперсности пыли общая поверхность единицы массы пыли:

С увеличением размеров частиц пыли минимальная энергия воспламенения аэровзвеси:

Коэффициент поверхности при горении твердого вещества при горении равен:

1. F п. г. / F п. г. F п. г. – поверхность горения

2. F п. г. *F п. F п. – площадь поверхности на которой расположено

Сущность способа тушения пожаров разбавлением реагирующих веществ — — добавление к воздуху:

1. негорючих веществ

2. горючих веществ

К горючим жидкостям относятся:

1. соляная кислота

2. уксусная кислота

3. этиловый спирт

Теплота сгорания горючих веществ определяется экспериментально с помощью:

Ламинарное диффузное пламя возникает при небольших потоках газов, которые двигаются:

1. с небольшой скоростью

2. с высокой скоростью

3. с переменной скоростью

Объемная теплоемкость при постоянном давлении имеет следующую размерность:

Основные компоненты сухого воздуха:

1. кислород и азот

2. кислород и водород

3. кислород и озон

Условием возникновения теплового самовоспламенения является:

1. превышение скорости выделения тепла над скоростью теплоотвода

2. равенство скорости выделения тепла и скорости теплоотвода

3. превышение скорости теплоотвода над скоростью выделения тепла

К животным относятся масла:

«Вынужденное» воспламенение – это самовоспламенение под действием:

1. высокотемпературного источника

2. видимого излучения

3. рентгеновского излучения

Нормальная скорость распространения пламени возрастает, если начальная температура:

3. остаётся постоянной

Нижний концентрационный предел воспламенения газа с увеличением начальной температуры:

Температура взрыва рассчитывается по уравнению:

2. теплового баланса

3. баланса объемов

Масса моля измеряется:

1. в килограммах

3. в миллиграммах

Киломоли различных газов имеют различную массу:

1. при стандартных условиях

2. при любых условиях

3. при нормальных условиях

Горючие жидкости с температурой вспышки больше 45оС:

1. растительные масла

К смесям горючих жидкостей с негорючими жидкостями относятся смеси:

1. метиловый спирт – этиловый спирт

2. этиловый спирт – ацетон

3. толуол – соляная кислота

Под дисперсностью пыли понимают:

1. степень крупности частиц

Минимальная концентрация в граммах на метр кубический, при которой пыль способна воспламеняться, называется:

1. нижний предел воспламенения

2. верхний предел воспламенения

3. средний предел воспламенения

С ростом степени дисперсности твердого вещества температура воспламенения вещества:

Увеличение скорости горения достигается добавлением в зону горения:

1. горючих веществ

2. негорючих веществ

Сущность способа тушения пожаров путём изоляции реагирующих веществ — это разобщение зоны горения и воздуха с помощью:

Видео:ЕГЭ физика. Уравнение теплового баланса (термодинамика)Скачать

Фазовые переходы и уравнение теплового баланса

теория по физике 🧲 термодинамика

Фазовые переходы — это термодинамические процессы, приводящие к изменению агрегатного состояния вещества.

Видео:Объемные отношения газов при химических реакциях. 8 класс.Скачать

Плавление и отвердевание

Для расчета количества теплоты, необходимого для процесса плавления, следует применять формулу:

m — масса вещества, λ (Дж/кг) — удельная теплота плавления.

Плавление каждого вещества происходит при определенной температуре, которую называют температурой плавления. Все проводимое тепло идет на разрушение кристаллической решетки, при этом увеличивается потенциальная энергия молекул. Кинетическая энергия остается без изменения и температура в процессе плавления не изменяется.

Удельная теплота плавления показывает, какое количество теплоты необходимо сообщить 1 кг данного вещества, чтобы перевести его из твердого состояния в жидкое при условии, что оно уже нагрето до температуры плавления. В процессе отвердевания 1 кг данной жидкости, охлажденной до температуры отвердевания, выделится такое же количество теплоты.

Внимание! Удельная теплота плавления — табличная величина.

Определение Отвердевание, или кристаллизация — переход состояния из жидкого состояния в твердое (это процесс, обратный плавлению).

Отвердевание происходит при той же температуре, что и плавление. В процессе отвердевания температура также не изменяется. Количество теплоты, выделяемое в процессе отвердевания:

Видео:Количество теплоты | Физика 10 класс #40 | ИнфоурокСкачать

Парообразование и конденсация

Количество теплоты, необходимое для процесса кипения, вычисляют по формуле:

m — масса вещества, r (Дж/кг) — удельная теплота парообразования.

Парообразование происходит при определенной температуре, которую называют температурой кипения. В отличие от испарения, процесс парообразования идет со всего объема жидкости. Несмотря на то, что к кипящему веществу подводят тепло, температура не изменяется. Все затраты энергии идут на увеличение промежутком между молекулами. Температура кипения зависит от рода вещества и внешнего атмосферного давления.

Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы перевести в пар 1 кг жидкости, нагретой до температуры кипения. Такое же количество теплоты выделится в процессе конденсации 1 кг пара, охлажденного до температуры конденсации.

Внимание! Удельная теплота парообразования — табличная величина.

Определение Конденсация — процесс, обратный кипению. Это переход вещества из газообразного состояния в жидкое.

Конденсация происходит при температуре кипения, которая также не изменяется во время всего процесса. Количество теплоты, выделяемое в процессе конденсации:

Видео:Уравнение состояния идеального газа. 10 класс.Скачать

Тепловые процессы при нагревании и охлаждении

Все фазовые переходы, а также процессы нагревания и остывания вещества можно отобразить графически. Посмотрите на график фазовых переходов вещества:

Он показывает зависимость температуры вещества от времени в процессе его нагревания и остывания. Опишем процессы, отображаемые на графике, в таблице.

Q = c т m ( t п л − t 0 )

с_т — удельная теплоемкость вещества в твердом состоянии.

Q = c ж m ( t к и п − t п л )

с_ж — удельная теплоемкость вещества в жидком состоянии.

Q = c п m ( t − t к и п )

с_п — удельная теплоемкость вещества в газообразном состоянии.

Q = c п m ( t к и п − t )

Q = c ж m ( t п д − t к и п )

Q = c т m ( t 0 − t п л )

Внимание! На участках 2–3 и 9–10 вещество частично находится в жидком и твердом состояниях, а на 4–5 и 7–8 — в жидком и газообразном.

Частные случаи тепловых процессов

Q = c л m ( t п л − t л ) + λ m

c_л — удельная теплоемкость льда, tл — начальная температура льда.

Q = c л m ( t п л − t л ) + λ m + c в m ( t в − t п л )

c_в — удельная теплоемкость воды.

Q = λ m + c в m ( t к и п − t п л ) + r m

Q = c в m ( t к и п − t в ) + r m 2 . .

Подсказки к задачам

Что происходит	График	Формула количества теплоты
Полностью растопили лед, имеющий отрицательную температуру.
Лед, взятый при отрицательной температуре, превратили в воду при комнатной температуре.
Взяли лед при температуре 0 о С и полностью испарили.
Взяли воду при комнатной температуре и половину превратили в пар.

Пример №1. Какое количество теплоты нужно сообщить льду массой 2 кг, находящемуся при температуре –10 о С, чтобы превратить его в воду и нагреть ее до температуры +30 о С?

Можно выделить три тепловых процесса:

1. Нагревание льда до температуры плавления.
2. Плавление льда.
3. Нагревание воды до указанной температуры.

Поэтому количество теплоты будет равно сумме количеств теплоты для каждого из этих процессов:

Q = Q 1 + Q 2 + Q 3

Q = c л m ( 0 − t 1 ) + λ m + c в m ( t 2 − 0 )

Удельные теплоемкости и удельную теплоту плавления смотрим в таблицах:

• Удельная теплоемкость льда = 2050 Дж/(кг∙К).
• Удельная теплоемкость воды = 4200 Дж/(кг∙К).
• Удельная теплота плавления льда = 333,5∙10 3 Дж/кг.

Q = 2050 · 2 ( 0 − ( − 10 ) ) + 333 , 5 · 10 3 · 2 + 4220 · 2 · 30 = 961200 ( д ж ) = 961 , 2 ( к Д ж )

Видео:Урок 33. Уравнение теплового баланса.Скачать

Уравнение теплового баланса

Суммарное количество теплоты, которое выделяется в теплоизолированной системе равно количеству теплоты (суммарному), которое в этой системе поглощается.

Математически уравнение теплового баланса с учетом знаков количества теплоты записывается так:

Q о т д = − Q п о л

Отданное количество теплоты меньше нуля (Q_отд 0).

Подсказки к задачам на уравнение теплового баланса

Частные случаи теплообмена

В воду комнатной температуры бросили ком снега, содержащий некоторое количество воды, после чего установилась некоторая положительная температура.	Уравнение теплового баланса: Q 1 + Q 2 + Q 3 = 0 c в m в 1 ( t − t в 1 ) + c в m в 2 ( t − 0 ) + λ m л + c в m л ( t − 0 ) = 0
Для получения некоторой положительной температуры воды используют горячую воду и лед, имеющий отрицательную температуру.	Уравнение теплового баланса: c в m в ( t − t в ) + c л m л ( 0 − t л ) + λ m л + c в m л ( t − 0 ) = 0
В воду комнатной температуры бросают раскаленное твердое тело, в результате часть воды испаряется.	Уравнение теплового баланса: c т m т ( 100 − t т ) + c в m в ( 100 − t в ) + r m п = 0
Воду комнатной температуры нагревают до кипения, вводя пар при t = 100 о С.	Уравнение теплового баланса: − r m п + c в m в ( 100 − t в ) = 0
Лед, имеющий температуру плавления, нагревают до положительной температуры, вводя пар при t = 100 о С.	Уравнение теплового баланса: − r m п + c в m п ( t − t к и п ) + λ m л + c в m л ( t − t п л ) = 0 Пример №2. В кастрюлю, где находится вода объемом 2 л при температуре 25 о С, долили 3 л кипятка. Какая температура воды установилась? Количество теплоты, отданное кипятком, равно количеству теплоты, принятому более прохладной водой. Поэтому: c m 1 ( t − t 0 ) = − c m 2 ( t − t к и п ) m 1 ( t − t 0 ) = − m 2 ( t − t к и п ) m 1 t + m 2 t = m 1 t 0 + m 2 t к и п ( m 1 + m 2 ) t = m 1 t 0 + m 2 t к и п t = m 1 t 0 + m 2 t к и п m 1 + m 2 . . t = 2 · 25 + 3 · 100 2 + 3 . . = 350 5 . . = 70 ( ° C ) Видео:физика урок 7 Повторение Уравнение теплового балансаСкачать Взаимные превращения механической и внутренней энергии Если в тексте задачи указан процент одного вида энергии, перешедший в другой, то он указывается в виде десятичной дроби перед этой энергией, которой тело обладало вначале. Частные случаи закона сохранения энергии m v 2 2 . . = c m Δ t 0 , 5 ( m v 2 0 2 . . − m v 2 2 . . ) = c m Δ t m v 2 2 . . = c m Δ t + λ m 0 , 6 m g h = c m Δ t + r m q m т о п = m р g h 0 , 25 q m т о п m с v 2 2 . . Пример №3. Свинцовая дробинка, летящая со скоростью 100 м/с, попадает в доску и входит в нее. 52% кинетической энергии дробинки идет на ее нагревание. На сколько градусов нагрелась дробинка? Удельная теплоемкость свинца 130 Дж/(кг∙К). Запишем закон сохранения энергии для этого случая: 0 , 52 m v 2 2 . . = c m Δ t Δ t = 0 , 52 v 2 2 c . . = 0 , 52 · 100 2 2 · 130 . . = 20 ( К ) Примеры КПД При неупругом ударе о стенку пуля нагрелась Тело падает с некоторой высоты и в момент падения нагревается В результате того, что пуля пробивает стену, ее скорость уменьшается, 50% выделившейся при этом энергии идет на нагревание пули Летящая пуля при ударе о стенку расплавилась. Начальная температура пули меньше температуры плавления Капля воды, падая с некоторой высоты, в момент удара испарилась. Температура капли у поверхности земли меньше температуры кипения. На нагрев пошло 60% выделившейся механической энергии Вследствие сгорания топлива ракета поднялась на некоторую высоту Вследствие сгорания топлива снаряд приобрел некоторую скорость, и на это было затрачено 25% энергии Q п о л е з н = c m Δ T Q п о л е з н = c m Δ T + r m ( п р о и з в е д е н и е м о щ н о с т и н а в р е м я ) η = c m Δ T P t . . 100 % Q п о л е з н = c m Δ T Q з а т р = q m т о п η = c m Δ T q m т о п . . 100 % A п о л е з н = N t = N s v . . Q з а т р = q m т о п η = c m Δ T v q m т о п . . 100 E п о л е з н = m v 2 2 . . Q з а т р = q m п о р η = m v 2 2 q m п о р . . 100 Внимание! Если в задаче указано время, в течение которого происходит один тепловой процесс, а спрашивают о времени протекания другого, то считайте, что мощность нагревателя или холодильника постоянна: Q 1 t 1 . . = Q 2 t 2 . . Пример №4. Для нагревания на электроплитке некоторого количества воды от 20 до 100 о С потребовалась 21 минута. Сколько времени после этого необходимо для полного испарения воды? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж (кг∙К), удельная теплота парообразования 2,24 МДж/кг. Будем считать, что мощность электроплитки постоянна. Поэтому: Q 1 t 1 . . = Q 2 t 2 . . Количество теплоты, сообщенное воде при нагревании: Q 1 = с m ( t 2 − t 1 ) Количество теплоты, которое нужно сообщить, чтобы вода полностью испарилась: с m ( t 2 − t 1 ) t 1 . . = r m t 2 . . Кусок льда, имеющий температуру 0°С, помещён в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лёд в воду с температурой 12°С, требуется количество теплоты 80 кДж. Какая температура установится внутри калориметра, если лёд получит от нагревателя количество теплоты 60 кДж? Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь. Алгоритм решения Решение Запишем исходные данные: Составим уравнение теплового баланса для первого случая: Q 1 = λ m + c m t 1 Внимание! Вместо разности температур используется значение только конечной температуры, так как начальная температура равна 0. Найдем массу льда из уравнения теплового баланса для первого случая. Учтем что: Чтобы расплавить кусок льда массой 0,5 кг, нужно затратить следующее количество теплоты: Лед не расплавится весь, так как ему будет сообщено лишь 60 кДж теплоты. Поэтому в калориметре температура будет равна 0 о С. pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить Внимательно прочитайте текст задания и выберите верный ответ из списка На рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массы от сообщённого им количества теплоты Q. Первоначально тела находились в твёрдом агрегатном состоянии. Используя данные графиков, выберите из предложенного перечня два верных утверждения и укажите их номера. Ответ: а) Температура плавления первого тела в 1,5 раза больше, чем второго. б) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в твёрдом агрегатном состоянии. в) Удельная теплоёмкость второго тела в твёрдом агрегатном состоянии в 3 раза больше, чем первого. г) Оба тела имеют одинаковую удельную теплоту плавления. д) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии. Алгоритм решения Проанализировать каждое из утверждений. Проверить истинность утверждений с помощью графика. Выбрать и записать верные утверждения. Решение Проверим первое утверждение, согласно которому, температура плавления первого тела в 1,5 раза больше, чем второго. Если это было бы так, то количество клеток до горизонтального участка графика 1 относилось к количеству клеток до горизонтального участка графика 2 как 3 к 2. Но мы видим, что до 1 графика 4 клетки, до 1 — 2. Следовательно, температура плавления первого тела в 2 раза больше, чем второго. Первое утверждение неверно. Проверим второе утверждение, согласно которому тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в твёрдом агрегатном состоянии. Если бы это было так, то соответствующие участки графиков совпадали бы. Только в таком случае температура тел увеличивалась на одну и ту же температуру при получении одного и того же количества теплоты. Но мы видим, что это не так. Второе утверждение неверно. Проверим третье утверждение, согласно которому удельная теплоёмкость второго тела в твёрдом агрегатном состоянии в 3 раза больше, чем первого. Если это было бы так, то первое тело при сообщении телам одинакового количества теплоты нагревалось бы втрое быстрее второго. И это действительно так, потому что температура второго во время нагревания в твердом состоянии увеличилась только на 1 клетку, в то время как температура первого тела — на 2 клетки. Третье утверждение верно. Проверим четвертое утверждение, согласно которому оба тела имеют одинаковую удельную теплоту плавления. Если это было бы так, то протяженность горизонтальных участков обоих графиков была бы одинаковой. Но это не так. Протяженность этого участка для тела 1 составляет 3 клетки, для тела 2 — 2 клетки. Четвертое утверждение верно. Проверим пятое утверждение, согласно которому тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии. Если бы это было так, то соответствующие участки графиков были параллельными. Только при таком условии при повышении температуры на одно и то же количество градусов тела бы получли одинаковое количество теплоты. И это действительно так. Пятое утверждение верно. Вывод: верным утверждения «в» и «д». pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить В сосуде лежит кусок льда. Температура льда t 1 = 0 «> t 1 = 0 °C. Если сообщить ему количество теплоты Q = 50 «> Q = 50 кДж, то 3/4 льда растает. Какое количество теплоты q надо после этого сообщить содержимому сосуда дополнительно, чтобы весь лёд растаял и образовавшаяся вода нагрелась до температуры t 2 = 20 «> t 2 = 20 °C? Тепловыми потерями на нагрев сосуда пренебречь. 🌟 Видео Урок 112 (осн). Уравнение теплового балансаСкачать Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. 10 класс.Скачать Физика 10 класс (Урок№23 - Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты.)Скачать Урок 145. Идеальный газ. Основное ур-ние МКТ ид. газа - 1Скачать Задача на Тепловой обмен. физика 8 классСкачать Решение задач на уравнение теплового баланса. Физика 8 классСкачать Урок 109 (осн). Задачи на вычисление количества теплотыСкачать Физика: горение и взрывСкачать Поделиться или сохранить к себе: Смотрите также Сера — химические свойства, получение, соединения. Нитрат кальция: способы получения и химические свойства Кальций: способы получения и химические свойства Гидроксид натрия: способы получения и химические свойства Гидроксид кальция: способы получения и химические свойства Получение бензола Разница между глюкозой и сахарозой Гидроксид калия: способы получения и химические свойства Устройство Полезная энергия (работа), затраченная энергия (полная работа) КПД Электронагреватель, электроплитка, электрочайник, кипятильник. Газовая горелка, паровая турбина, спиртовка, плавильная печь. Двигатель автомобиля, самолета. Ружье с пороховым зарядом, пушка