В цилиндре под невесомым поршнем площадью S=100 см находится m1=18 г насыщенного водяного пара. В цилиндр впрыскивают m2=18г воды при t0=0°С. На сколько переместится поршень? Теплоемкостью и теплопроводностью цилиндра пренебречь. Снаружи цилиндра нормальное атмосферное давление p0=10^5 Па. Удельная теплоемкость и теплота парообразования для воды с=4,2*10^3 Дж/(кг-К) и r=2,3*10^6 Дж/кг.
В цилиндре под невесомым поршнем площадью S=100 см находится m1=18 г насыщенного водяного пара. В цилиндр впрыскивают m2=18г воды при t0=0°С. На сколько переместится поршень? Теплоемкостью и теплопроводностью цилиндра пренебречь. Снаружи цилиндра нормальное атмосферное давление p0=10^5 Па. Удельная теплоемкость и теплота парообразования для воды с=4,2*10^3 Дж/(кг-К) и r=2,3*10^6 Дж/кг.
Похожие вопросы
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Для решения данной задачи нужно определить изменение внутренней энергии системы и внешнюю работу, совершенную над системой.
Изначально в цилиндре был насыщенный водяной пар. Когда воду впрыснули, она превратилась в парообразное состояние, а значит требуется затратить теплоту парообразования. Это изменение внутренней энергии системы:
ΔU = m2 r = 18г 2,310^6 Дж/кг = 41,410^3 Дж
Также система совершила работу против внешнего давления, чтобы поднять поршень:
A = p0 * ΔV
где ΔV - изменение объема, вызванное притоком жидкости. Из закона Гей-Люссака-Жуля получаем:
m2 = ρ * V2
где ρ=1000 кг/м³ - плотность воды. Тогда:
V2 = m2 / ρ = 18г / 1000 кг/м³ = 0,018 л = 18 см³
Таким образом, изменение объема системы ΔV = V2.
Теперь можем рассчитать внешнюю работу:
A = p0 ΔV = 10^5 Па 18*10^-6 м³ = 1,8 Дж
Итак, общая работа, совершенная над системой:
A = ΔU + W = 41,410^3 Дж + 1,8 Дж = 41,4110^3 Дж
Теперь когда нашли суммарную работу, делаем вывод что Поршень сместился на 41,41*10^3 Дж (41,41 мм).