При обработке алюминиевой детали на станке температура ее повысилась от 20 до 420 °С. На сколько при этом изменилась внутренняя энергия детали, если ее масса 500 г? Какое количество теплоты выделится при охлаждении на 80 °С свинцовой детали массой 400 г? Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 20 г водорода? II На сколько градусов охладится 40 г льда, если он при этом отдает количество теплоты 500 Дж? Алюминиевая кастрюля массой 250 г вмещает 2 кг молока. Какое количество теплоты требуется для нагревания в этой кастрюле молока от 15 до 100 °С? Рассчитайте массу керосина, который потребуется сжечь для того, чтобы нагреть 10 кг воды от 10 до 80 °С, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании керосина, пойдет на нагрев воды. III Определите, какая часть энергии (в %) расходуется на нагревание воды спиртовкой, если для нагревания 100 г воды от 20 до 90 °С сожгли 5 г спирта. Для ванны необходимо приготовить воду с температурой 36 °С. Из горячего крана смесителя идет вода при температуре 80 °С, а из холодного — при 8 °С. Сколько надо взять горячей воды, чтобы приготовить ванну, если для этого потребуется 196 кг холодной воды? Как изменится температура воды массой 880 г, если ей сообщить такое же количество теплоты, какое идет на нагревание алюминиевого цилиндра массой 2 кг на 200 °С?
I
Для расчета изменения внутренней энергии алюминиевой детали воспользуемся формулой:ΔQ = mcΔT
где ΔQ - изменение внутренней энергии, m - масса детали, c - удельная теплоемкость алюминия, ΔT - изменение температуры.
ΔQ = 0.5 кг 0.9 Дж/(г°C) * (420 - 20)°C = 180 Дж
Для выделения теплоты при охлаждении свинцовой детали воспользуемся той же формулой:ΔQ = mcΔT
ΔQ = 0.4 кг 0.128 Дж/(г°C) * 80 °C = 4.096 кДж
Для выделения теплоты при сгорании водорода воспользуемся формулой:Q = m * ΔHc
Q = 20 г * 285.8 кДж/кг = 5.716 кДж
II
Для определения изменения температуры льда воспользуемся формулой:Q = mcΔT
500 Дж = 40 г 2.09 Дж/(г°C) * ΔT
ΔT = 500 / (40 * 2.09) = 2.39 °C
Для расчета необходимого количества теплоты для нагревания молока воспользуемся формулой:Q = mcΔT
Q = 250 г 4.186 Дж/(г°C) * (100 - 15) °C = 85.6 кДж
Для расчета массы керосина воспользуемся уравнением:Q = mcΔT
Q = 10000 г 4.186 Дж/(г°C) * (80 - 10) °C
Q = m * 42.16 кДж
m = Q / 429.6 кДж = 9.79 г
III
Для расчета части потраченной энергии на нагревание воды спиртовкой воспользуемся формулой:Q = mcΔT
Q = 100 г 4.186 Дж/(г°C) * (90 - 20) °C = 2511 кДж
Для спирта потребуется:
Q = 5 г * 846,7 Дж/г = 4233,5 кДж
Часть потраченной энергии, которая пошла на нагревание воды:
(2511 / 4233.5) * 100% = 59.33%
Для определения количества горячей и холодной воды можно воспользоваться законом сохранения энергии:m1c1ΔT1 + m2c2ΔT2 = (m1 + m2)сpΔT
где m1 и m2 - массы горячей и холодной воды, cp - удельная теплоемкость смеси воды.
После расчетов получим, что необходимо взять 168 кг горячей воды.
Для определения изменения температуры воды воспользуемся формулой:Q = mcΔT
Q = 880 г 4.186 Дж/(г°C) ΔT = 2 кг 900 Дж/(г°C) 200 °C
Отсюда получаем, что температура воды уменьшится на 54.18 °C.