Физика домашнее задание 1. В идеальном тепловом двигателе абсолютная температура нагревателя 1200 К, абсолютная температура холодильника в два раза меньше. Рабочее тело за цикл получает от нагревателя 57 кДж теплоты. Определить в кДж работу, совершаемую двигателем за цикл. 2. Чтобы нагреть воздух в закрытой комнате объёмом 60 м на 5 К, потребовалось 387 кДж тепла. Плотность воздуха 1,29 кг/м . Определить в СИ удельную теплоёмкость воздуха. 3. Смешали 0,4 кг воды при 50С и 0,1 кг воды при 80С. Определить в градусах Цельсия температуру смеси при тепловом равновесии. 4. В сосуде находится 1 кг воды при температуре 70С. Определить в СИ массу воды с температурой 10С, которую нужно добавить в сосуд, чтобы температура смеси в тепловом равновесии стала равной 50С. Теплоёмкость сосуда не учитывать. 5. На сколько градусов изменится температура 0,2 кг газа при сообщении ему 390 Дж теплоты? Удельная теплоёмкость газа в этом процессе 650 Дж/(кгК). Ответ дать в СИ.
Абсолютная температура холодильника: 1200 К / 2 = 600 К
Теплота, получаемая рабочим телом: Q1 = 57 кДж
Работа двигателя: W = Q1 (1 - T2/T1) = 57 (1 - 600/1200) = 28,5 кДж
Масса воздуха: m = V ρ = 60 1,29 = 77,4 кг
Удельная теплоёмкость воздуха: c = Q / (m ΔT) = 387 / (77,4 5) = 1 кДж/(кг * К)
Первая порция воды: m1 = 0,4 кг, T1 = 50°C
Вторая порция воды: m2 = 0,1 кг, T2 = 80°C
Температура смеси: T = (m1 T1 + m2 T2) / (m1 + m2) = (0,4 50 + 0,1 80) / (0,4 + 0,1) = 55°C
Масса воды с температурой 10°C: m2
Из уравнения теплового баланса:
m1 c1 (T1 - T) + m2 c2 (T2 - T) = 0
1 4186 (70 - 50) + m2 4186 (10 - 50) = 0
83720 + m2 * (-167440) = 0
m2 = 83720 / 167440 = 0,5 кг
ΔQ = 390 Дж
Удельная теплоёмкость газа: c = 650 Дж/(кг К)
Масса газа: m = 0,2 кг
ΔT = ΔQ / (m c) = 390 / (0,2 * 650) = 3 K
Температура газа изменится на 3 градуса.