Методическая разработка для аудиторной работы №18-11 по теме

Тепловой баланс, влажность

1.  Два одинаковых кусочка льда летят навстречу друг другу с равными скоростями и при ударе обращаются в пар. Оценить минимально возможные скорости льдинок перед ударом, если их температуры равны t = -120C. Удельная теплоёмкость льда с1 = 2,1×103Дж/(кг×К), воды с2 = 4200 Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда l = 3,3×105Дж/кг, удельная теплота парообразования воды r = 2,3×106Дж/кг.

2.  В объём V = 20 л воды, находящейся при температуре t1 = 270C, влили некоторое количество кипятка, в результате чего установилась температура воды t2 = 600C. Какой объём Vк кипятка добавили?

3.  Латунный калориметр массы m1 = 0,1 кг содержит m2 = 0,2кг воды с температурой t1 = 70C. В калориметр с водой опускают предмет массы m3 = 0,1 кг и температуры t2 = 1270С, после чего в калориметре устанавливается температура t0 = 270C. Определите удельную теплоёмкость материала, из которого изготовлен предмет. (сл = 880 Дж/(кг·К); св = 4200Дж/(кг·К).

4.  Двухлитровый алюминиевый чайник налили доверху водой при температуре t = 200С и поставили на плитку с КПД h = 30%. Плитка потребляет мощность N = 5 кВт. Масса чайника M = 500 г. Через какое время масса воды в чайнике уменьшится на Dm = 100г? (сал = 880Дж/(кг·К), св=4200Дж/(кг·К), r = 2,3×106Дж/К)

5.  Какое количество природного газа надо сжечь, чтобы mл = 4 кг льда при t1 = - 200C обратить в пар с температурой t2 = 1000С (изобразите график зависимости Q = f(t0), учитывая процессы плавления и парообразования)? КПД нагревателя 60%. Удельная теплота сгорания газа q = 3,4×107Дж/кг, сл=2100Дж/(кг К), св=4200Дж/(кг К), r=2,3×106Дж/кг.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

6.  Свинцовая пуля, летящая горизонтально со скоростью v = 100 м/с, пробила брусок, лежащий на гладком горизонтальном столе, и вылетела из него, потеряв половину скорости. На сколько изменилась температура пули, если h = 26% выделившегося при ударе количества теплоты пошло на её нагревание? Масса бруска в n = 10 раз больше массы пули. Удельная теплоёмкость свинца c = 130 Дж/(кг×К)

7.  Определите абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление газа в нём р = 14 кПа, а температура t = 600C. Молярная масса воды m = 0,018 кг/моль.

8.  Относительная влажность воздуха вечером при температуре 160С равна 55%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до 80С? Давление насыщенного пара при 160С РН1=1,81 кПа, при 80С РН2=1,06 кПа.

9.  В комнате объемом V = 50 м3 относительная влажность воздуха j1 = 40%. Если испарить дополнительно воду с массой Dm = 60 г, то относительная влажность будет j2 = 50%. Какова при этом будет абсолютная влажность r2 воздуха?

10.  Отношение плотностей сухого и влажного воздуха, взятых при температуре t = 300C и давлении Р = 104 Па равно rс/rв = 1,09.Найти относительную влажность воздуха. Отношение молярных масс воды и воздуха =0.6, давление насыщенных паров воды при t = 300C равно Рн = 4,24 кПа.

Домашнее задание по теме №18-11

Тепловой баланс, влажность

1.  (Л) Какое количество теплоты надо сообщить m = 2 кг льда, взятого при температуре t1 = -100C, чтобы расплавить лёд, а полученную из него воду нагреть до температуры t2 = 1000C и выпарить? Удельная теплоёмкость льда Сл = 2,1×103 Дж/(кг×К), воды св = 4,19×103Дж/(кг×К), удельная теплота плавления льда l = 3,35×105 Дж/кг, удельная теплота парообразования воды r = 2,26×106Дж/кг.

2.  (Л) Сколько нужно килограммов льда, чтобы охладить воду в ванной от t1 = 170C до t2 = 70C? Объём воды V = 100 л. Температура льда t=00C. св = 4,19×103Дж/(кг×К), rв = 103 кг/м3, удельная теплота плавления льда l = 3,35×105Дж/кг

3.  (Л) В термос, теплоёмкостью стенок которого можно пренебречь, налито m1 = 0,1 кг воды при температуре t1 = 70C. В воду опускают предмет массы m2 = 41,9 г и температуры t2 = 1270C. В термосе устанавливается температура t = 270C. Оцените удельную теплоёмкость С2 материала, из которого сделан предмет. С1 = 4,2×103Дж/(кг×К).

4.  (С) В алюминиевой кастрюле массы M = 0,2 кг находится V = 0,5 л воды и m = 200 г льда при температуре t0 = 00C. Кастрюлю нагревают на электроплитке мощностью N = 600 Вт в течение t = 30 мин. Сколько выкипело воды Dm, если КПД плитки h = 50%? СAL = 0,88 кДж/кг×К, св =4200 Дж/(кг К), rв = 103 кг/м3.

5.  (Л) КПД тепловоза равен h = 30%. Определить расход нефти в нём за час при мощности N = 7,36×102 Вт, удельная теплота сгорания нефти q = 4,61×107 Дж/К.

6.  (С) Стальной шарик падает с высоты h1 = 10 м на гладкую горизонтальную поверхность. После удара он поднимается на высоту h2= 1 м. На сколько поднимется температура шарика после удара, если он получает h = 60% выделившегося при ударе количества теплоты? Удельная теплоёмкость стали с = 460 Дж/кг×К.

7.  (Л-С) m = 0,5 г водяного пара занимают объём V = 10 л при температуре t = 500C. Какова при этом относительная влажность? Давление насыщенного пара при t = 500C равно Рн = 1,23×104 Па, молярная масса воды m = 18×10-3 кг/моль.

8.  (С) Найти относительную влажность воздуха в комнате при температуре 180С, если точка росы 100С. Давление насыщенного пара при 180С РН1=2,07 кПа, при 100С – РН2=1,23 кПа.

9.  (Л-С) В комнате при t= 200C относительная влажность j1 = 20%. Сколько нужно испарить воды до увеличения влажности до величины j2 = 50%, если объём комнаты V = 40 м3? Плотность насыщенных паров воды при температуре t= 200C равна rн = 1,73×10-2кг/м3.

10.  (Т) Определить отношение массы 1 м3 сухого воздуха к массе 1 м3 воздуха влажностью j = 50%. Обе порции воздуха взяты при атмосферном давлении P0 = 105 Па и температуре t= 200C. Отношение молярных масс воды и воздуха = 0,6. Давление насыщенных паров воды при температуре t= 200C равно Рн = 2335 Па.

Основные понятия, формулы.

1.Для любых процессов, в которых участвует тело, выполняется закон сохранения энергии (первое начало термодинамики). При теплообмене, который происходит без совершения механической работы, первое начало термодинамики имеет вид:

2.При нагреве или охлаждении

3.При плавлении или затвердевании

4.При парообразовании или конденсации

5.При сгорании топлива

В этих формулах с – удельная теплоемкость тела, l - удельная теплота плавления, r - удельная теплота парообразования, q – удельная теплота сгорания топлива, m – масса тела, DТ - изменение температуры тела; Q>0, если тело получает количество теплоты, Q<0, если отдает.

6.Уравнение теплового баланса. Если в теплообмене участвует несколько тел, то алгебраическая сумма количества теплоты изолированной системы тел равна нулю.

7.Если в системе есть потери тепла, то пользуются понятием КПД:.

8.Над поверхностью жидкости вследствие ее испарения всегда находится пар этой жидкости. Различают пары насыщенные и ненасыщенные. Насыщенным называется пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью. Ненасыщенным называется пар, плотность и давление которого меньше плотности и давления насыщенного пора при соответствующей температуре, для него справедливо уравнение Менделеева-Клапейрона .

9.Воздух, содержащий водяной пар, называется влажным (т. е. это смесь сухого воздуха и паров воды), а не содержащий водяного пара – сухим.

Абсолютной влажностью r называют массу m водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха при данной температуре, т. е. плотность водяного пара при данной температуре.

Относительной влажностью j называют отношение плотности r пара при данной температуре к плотности rн насыщенного пара при данной температуре % или отношение парциального давления водяного пара Р, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению Рн насыщенного пара при той же температуре. %.

Давление насыщенного пара при температуре 1000С 105 Па.

Точка росы – температура, при которой в воздухе появляется насыщенный водяной пар.

Ответы.

1. МДж.

2. кг.

3. .

4.

5.

6.0С.

7..

8.

9.

10.