Question

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%?

Answer 1

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