★ 0Кабинет

Рабочая тетрадь: Теплообмен: тело и вода и другие

Физика, 11 класс

Имя: ____________________
Дата: ______________

Коротко о теме

  • Теплообмен: тело и вода. Q = c·m·Δt. Уравнение теплового баланса: Q отданное = Q полученное. Подсказка: Запиши отдачу тепла горячим телом и получение — холодным.
  • Нагреватель: время, мощность, КПД. Q = c·m·Δt; полезная мощность P·η; время t = Q/(P·η). Подсказка: Найди теплоту на нагревание, потом время.
  • Тепловая машина: КПД, работа, температура. η = (Q₁ − Q₂)/Q₁ = A/Q₁; для идеальной машины η = 1 − T₂/T₁ (температура в кельвинах). Подсказка: КПД удобно записывать долей от единицы.
  • Работа газа и первый закон термодинамики. A = p·ΔV; работа за цикл — площадь фигуры на pV-диаграмме. Для одноатомного газа ΔU = (3/2)·ν·R·ΔT. Подсказка: Переведи кПа·л в джоули: 1 кПа·л = 1 Дж.
  • Влажность воздуха. φ = p/pₙ · 100 % = ρ/ρₙ · 100 %. Подсказка: Относительная влажность — отношение к насыщенному пару.
  • Уравнение Менделеева — Клапейрона. p·V = ν·R·T, R ≈ 8,3 Дж/(моль·К); температура — в кельвинах. Подсказка: Если V в литрах, а давление в кПа, то ν·R·T/V даёт сразу кПа.

Задания

  1. Металлический брусок массой 1 кг, нагретый до 150 °C, опустили в 2 кг воды при 10 °C. Температура установилась 38 °C. Найди удельную теплоёмкость металла (Дж/(кг·°C)). Теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C), потери тепла не учитывай.
    Ответ: ______________
  2. Электрический чайник мощностью 1200 Вт нагревает 2 кг воды от 20 °C до 80 °C (потерями пренебречь). За сколько секунд вода нагреется до 80 °C? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C).
    Ответ: ______________
  3. Тепловая машина за цикл получает от нагревателя 800 Дж теплоты и отдаёт холодильнику 640 Дж. Найди КПД машины (%).
    Ответ: ______________
  4. Газ совершает цикл из двух изобар и двух изохор: давление меняется от 200 кПа до 400 кПа, объём — от 3 л до 7 л. Найди работу газа за цикл (Дж).
    Ответ: ______________
  5. Давление насыщенного водяного пара при комнатной температуре 4 кПа, парциальное давление водяного пара в комнате 2 кПа. Найди относительную влажность воздуха (%).
    Ответ: ______________
  6. В сосуде объёмом 8 л находится 5 моль идеального газа при температуре 500 К. Найди давление газа (кПа). R = 8,3 Дж/(моль·К).
    Ответ: ______________
  7. Алюминиевый шар массой 1 кг, нагретый до 200 °C, опустили в 3 кг воды при 20 °C. Найди установившуюся температуру (°C). Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C), материала шара 900 Дж/(кг·°C). Потерями тепла пренебречь.
    Ответ: ______________
  8. Электрический чайник мощностью 1200 Вт нагревает 1 кг воды от 10 °C до 60 °C (КПД нагревателя 70 %). За сколько секунд вода нагреется до 60 °C? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C).
    Ответ: ______________
  9. Тепловая машина за цикл получает от нагревателя 300 Дж теплоты и отдаёт холодильнику 150 Дж. Найди КПД машины (%).
    Ответ: ______________
  10. Газ расширяется при постоянном давлении 100 кПа от 1 л до 7 л. Найди работу газа (Дж).
    Ответ: ______________
  11. Давление насыщенного водяного пара при комнатной температуре 5 кПа, парциальное давление водяного пара в комнате 1 кПа. Найди относительную влажность воздуха (%).
    Ответ: ______________
  12. В сосуде объёмом 8 л находится 4 моль идеального газа при температуре 300 К. Найди давление газа (кПа). R = 8,3 Дж/(моль·К).
    Ответ: ______________
  13. Металлический брусок массой 3 кг, нагретый до 100 °C, опустили в 1 кг воды при 20 °C. Температура установилась 44 °C. Найди удельную теплоёмкость металла (Дж/(кг·°C)). Теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C), потери тепла не учитывай.
    Ответ: ______________
  14. Электрический чайник мощностью 1000 Вт нагревает 1,5 кг воды от 10 °C до 60 °C (КПД нагревателя 60 %). За сколько секунд вода нагреется до 60 °C? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C).
    Ответ: ______________
  15. КПД тепловой машины 40 %. За цикл она получает от нагревателя 800 Дж. Какую полезную работу (Дж) она совершает за цикл?
    Ответ: ______________
  16. Газ совершает цикл из двух изобар и двух изохор: давление меняется от 200 кПа до 500 кПа, объём — от 3 л до 7 л. Найди работу газа за цикл (Дж).
    Ответ: ______________

Ответы: Теплообмен: тело и вода и другие

  1. 2100
  2. 420
  3. 20
  4. 800
  5. 50
  6. 2593,75
  7. 32
  8. 250
  9. 50
  10. 600
  11. 20
  12. 1245
  13. 600
  14. 525
  15. 320
  16. 1200

CLASS.SU · https://class.su/workbook/11/physics/x-gv-th/