Внешние и внутренние силы Метод сечений Методы интегрирования http://wine-gastronomy.ru/

Физика лекции и примеры решения задач

Задача №3

Определить изменение внутренней энергии1 кг идеального газа, охлаждающегося при постоянном объеме, если его начальная температура равна 423 К, а давление в результате охлаждения уменьшилось от 8,08 Па до 2,02 Па, Сv =700 Дж/(кг.К)

Дано:

m=1 кг

T=423 К

 p1=8,08 Па

  p2 =2,02Па

сv =700 Дж/(кг .К)

---------------------------

Найти: DU-? Решение.

Количество тепла . Согласно 1 закону термодинамики . Так как при V = const работа не совершается А=0, то искомое изменение внутренней энергии DU=Q, то есть

При изохорном процессе выполняется закон

 

Следовательно,  DU = - 2,2 . 105 Дж.

Задача №4

В компрессоре сжимают 4 моль идеального одноатомного газа. Определить, на сколько поднялась температура газа за один ход поршня, если при этом была совершена работа 500 Дж. Процесс считать адиабатным.

Дано:

n  = 4 моля

А= 500 Дж

-------------------------

Найти: DТ- ? Решение.

Поскольку при адиабатном процессе Q = 0, то из первого начала термодинамики вытекает, что DU=Авнеш

Так как , то Авнеш=

или Авнеш ; DТ= 10 К.

 

 

 

Задача №5

. Смешали 6 кг воды при 42 0С, 4 кг, 72 0С и 20 кг при 18 0С. Определить температуру смеси.

Дано:

m1=6 кг

m2=4 кг

m3=20 кг

t1=42 0С

t2=72 0С

t3=18 0С

---------------------------

Найти: t-? Решение.

Запишем уравнение теплового баланса

Q1 + Q2 + Q3= 0, где Q1, Q2, Q3 – количества теплоты полученные (или отданные) этими порциями воды при нагревании (или охлаждении).

Q1=с m1 ( t - t1 ); Q2=с m2 ( t - t2 ); Q3=с m3 ( t - t3 );

Следовательно, с m1 ( t - t1 )+ с m2 ( t - t2 )+с m3  ( t - t3 )= 0

Отсюда , t , t = 300С

Задача №6

Идеальная тепловая машина, работающая при нормальных условиях окружающего воздуха, который для нее является холодильником, поднимает груз массой 400 кг. Рабочее тело машины получает от нагревателя с температурой 200 0С количество теплоты, равное 80 кДж. На какую максимальную высоту поднимает груз эта тепловая машина?

Дано:

m1=400 кг

T1=473 К

Q1=80 . 103 Дж

 T0 =273 К

-------------------------

Найти: h - ? 

Решение.

 Коэффициент полезного действия (К.П.Д.) для тепловых машин равен отношению механической работы А к Qн – количеству теплоты, полученного газом от нагревателя:

К.П.Д. = А / Qн. (1)

Механическая работа по поднятию груза на высоту h равна:

А = m g h. (2)

Где m – масса поднимаемого груза, g – ускорение свободного падения, h – высота, на которую поднимается груз.

  К.П.Д. идеальной тепловой машины: , (3)

где Тн – температура нагревателя; Тх –температура холодильника. По условию нашей задачи Тн = Т1, Тх = Т0,

Qн = Q1.

 В силу вышесказанного, приравняв выражения (1), с учетом (2), и (3), получаем :

 (4). Из выражения (4) выразим h, получим:

.

Подставив численные значения для величин, получим:

 м. h = 8,63 м


Примеры решения задач по различным разделам физики