Механика Молекулярная физика термодинамика Электростатика Законы постоянного тока Электромагнетизм Оптика Строение атома и ядра.


Конспект лекций по физике. Примеры решения задач

В закрытом латунном калориметре массой 200 г находится 1 кг льда при температуре – 10°С В калориметр впускают 200 г пара, имеющего температуру 110°С. Какая температура устанавливается в калориметре. Удельную теплоемкость пара в интервале от 100 до 110°С считать равной 1,7×103 Дж/(кг×К).

Дано:

mк = 0,2 кг, mл = 1 кг

t1 = – 10°C, mп = 0,2 кг, t2 = 110°C

tпл = 0°C, tк = 100°C

сп = 1,7×103 Дж/(кг×К)

rп = 2,26×106 Дж/кг

Решение:

Запишем уравнение теплового баланса: , где

Q1 – охлаждение пара от 110°C до 100°C:

Q1 = cпmп(tк – t2) = 1,7×103×0,2(100 – 110) = – 3400 (Дж).

Q2 – конденсация пара:

Q2 = rпmп = 2,26×106 ×0,2 = 452000 (Дж).

Q3 – охлаждение образовавшейся воды:

Q3 = cвmп(t0 – tк). К грузу массой 7 кг подвешен на веревке груз массой 5 кг.

t0 – ?

Q3 = 4190×0,2(t0 – 100) = 838 (t0 – 100). Q4 – нагревание льда от –10°C до 0°C:

Q4 = cлmл(tпл – t1) = 2100×1×[0–(–10)] = 21000 Дж.

Q5 – плавление льда: Q5 = λmл = 330000×1 = 330000 Дж.

Q6 – нагревание образовавшейся воды:

Q6 = cвmл(t0 – tпл) = 4190×1(t0 – 0) = 4190t0.

Q7 – нагревание калориметра:

Q7 = cкmк(t0 – t1) = 38,6×0,2×[t0 – (–10)] =7,72t0 + 386.

Подставляем все значения Q в уравнение теплового баланса, получаем

– 3400 – 452000 + 838(t0 – 100) + 21000 + 330000 + 4190t0 + 77.2×t0 +772 = 0

Раскроем скобки и выразим t0.

 

Ответ: t0 = 36,7°


На главную