≡× MENU

• Brendshme
• Dritaret
• Muret
• Projektet
• Ndërtesat

Zbatimi i ekuacionit të bilancit të nxehtësisë. Llogaritja e sasisë së nxehtësisë. Efikasiteti i ngrohësit

Deri më tani kemi shqyrtuar ligjin e parë të termodinamikës që zbatohet për gazet. Tipar dallues gazi është se vëllimi i tij mund të ndryshojë ndjeshëm. Prandaj, sipas ligjit të parë të termodinamikës, sasia e nxehtësisë Q e transferuar në gaz është e barabartë me shumën e punës së bërë nga gazi dhe ndryshimin në energjinë e tij të brendshme:

Q = ∆U + A g.

Në këtë seksion do të shqyrtojmë rastet kur një sasi e caktuar nxehtësie transferohet në një lëng ose të ngurtë. Kur nxehen ose ftohen, ato ndryshojnë pak në vëllim, kështu që puna që bëjnë gjatë zgjerimit zakonisht neglizhohet. Prandaj, për lëngjet dhe trupat e ngurtë, ligji i parë i termodinamikës mund të shkruhet si

Megjithatë, thjeshtësia e këtij ekuacioni është mashtruese.

Fakti është se energjia e brendshme e një trupi përfaqëson vetëm energjinë totale kinetike të lëvizjes kaotike të grimcave përbërëse të tij vetëm kur ky trup është një gaz ideal. Në këtë rast, siç e dimë tashmë, energjia e brendshme është drejtpërdrejt proporcionale me temperaturën absolute (§ 42). Në lëngjet dhe trupat e ngurtë, energjia potenciale e bashkëveprimit të grimcave luan një rol të rëndësishëm. Dhe, siç tregon përvoja, mund të ndryshojë edhe në një temperaturë konstante!

Për shembull, nëse transferoni një sasi të caktuar nxehtësie në një përzierje uji dhe akulli, temperatura e tij do të mbetet konstante (e barabartë me 0 ºC) derisa të shkrihet i gjithë akulli. (Është për këtë arsye që temperatura e shkrirjes së akullit është marrë dikur si pikë referimi në përcaktimin e shkallës së Celsiusit.) Në këtë rast, nxehtësia e furnizuar shpenzohet në rritjen e energjisë potenciale të bashkëveprimit të molekulave: për të kthyer një kristal në një lëng, është e nevojshme të shpenzoni energji për shkatërrimin e rrjetës kristalore.

Një fenomen i ngjashëm ndodh gjatë zierjes: nëse një sasi e caktuar nxehtësie transferohet në ujë në pikën e vlimit, temperatura e tij do të mbetet konstante (e barabartë me 100 ºС në temperaturë normale). presioni atmosferik), derisa i gjithë uji të ketë vluar. (Prandaj u zgjodh si pika e dytë e referencës për shkallën Celsius.) Në këtë rast, nxehtësia e furnizuar shpenzohet gjithashtu për rritjen e energjisë potenciale të ndërveprimit të molekulave.

Mund të duket e çuditshme që energjia potenciale e ndërveprimit të molekulave në avull është më e madhe se në ujë. Në fund të fundit, molekulat e gazit pothuajse nuk ndërveprojnë me njëra-tjetrën, kështu që është e natyrshme të merret energjia potenciale e bashkëveprimit të tyre si niveli zero. Kështu bëjnë ata. Por atëherë energjia potenciale e bashkëveprimit midis molekulave në një lëng duhet të konsiderohet negative.

Kjo shenjë e energjisë së ndërveprimit të mundshëm është karakteristikë e trupave tërheqës. Në këtë rast, për të rritur distancën ndërmjet trupave, duhet të punohet, domethënë të rritet energjia potenciale e bashkëveprimit të tyre. Dhe nëse pas kësaj bëhet e barabartë me zero, do të thotë se më parë ishte negative.

Pra, një ndryshim në gjendjen e lëngjeve dhe trupave të ngurtë kur atyre u jepet një sasi e caktuar nxehtësie duhet të konsiderohet duke marrë parasysh mundësinë e një ndryshimi në gjendjen e tyre të grumbullimit. Ndryshimet në gjendjen e grumbullimit quhen kalime fazore. Ky është shndërrimi i një të ngurtë në një lëng (shkrirje), një lëngu në një të ngurtë (ngurtësim ose kristalizimi), një lëng në avull (avullim) dhe një avull në një lëng (kondensim).

Ligji i ruajtjes së energjisë në dukuritë termike që ndodhin me lëngjet dhe trupat e ngurtë quhet ekuacioni i bilancit të nxehtësisë.
Le të shqyrtojmë fillimisht ekuacionin e bilancit të nxehtësisë për rastin kur shkëmbimi i nxehtësisë ndodh midis dy trupave, dhe shkëmbimi i tyre i nxehtësisë me trupat e tjerë mund të neglizhohet (në përvojë, kalorimetrat përdoren për të krijuar kushte të tilla - enë që sigurojnë izolimin termik të përmbajtjes së tyre) .

Ne do të konsiderojmë (siç kemi konsideruar më parë për gazrat) sasinë e nxehtësisë së transferuar në trup si pozitive nëse, si rezultat, energjia e brendshme e trupit rritet, dhe negative nëse energjia e brendshme zvogëlohet. Në këtë rast, ekuacioni i bilancit të nxehtësisë ka formën

Q 1 + Q 2 = 0, (1)

ku Q 1 është sasia e nxehtësisë së transferuar në trupin e parë nga i dyti, dhe Q 2 është sasia e nxehtësisë që transferohet në trupin e dytë nga i pari.

Nga ekuacioni (1) është e qartë se nëse një trup merr nxehtësi, atëherë trupi tjetër e jep atë. Thuaj, nëse Q 1 > 0, atëherë Q 2< 0.

Nëse shkëmbimi i nxehtësisë ndodh midis n trupave, ekuacioni i bilancit të nxehtësisë ka formën

Q 1 + Q 2 + … + Q n = 0.

2. Ekuacioni i bilancit të nxehtësisë pa kalime fazore

Ne do ta konsiderojmë trupin të jetë homogjen, domethënë, i përbërë tërësisht nga një substancë (për shembull, një masë e caktuar uji, një shufër çeliku ose bakri, etj.). Le të shqyrtojmë së pari rastin kur gjendja e grumbullimit të trupit nuk ndryshon, domethënë nuk ndodh një tranzicion fazor.

Nga kursi bazë i fizikës së shkollës, ju e dini se në këtë rast sasia e nxehtësisë Q e transferuar në trup është drejtpërdrejt proporcionale me masën e trupit m dhe ndryshimin e temperaturës së tij ∆t:

Në këtë formulë, të dyja Q dhe ∆t mund të jenë ose madhësi pozitive ose negative.

Sasia c e përfshirë në këtë formulë quhet kapaciteti termik specifik i substancës nga e cila përbëhet trupi. Në mënyrë tipike, në problemet në ekuacionin e bilancit të nxehtësisë, temperatura përdoret në shkallën Celsius. Të njëjtën gjë do të bëjmë edhe ne.

1. Në figurën 48.1 janë paraqitur grafikët e temperaturës së dy trupave në varësi të sasisë së nxehtësisë së transferuar në to Q. Masa e secilit trup është 100 g.

A) Cili trup ka nxehtësi specifike më të madhe dhe sa herë?
b) Sa është kapaciteti termik specifik i secilit trup?

2. Në një kalorimetër që përmban 150 g ujë në një temperaturë prej 20 ºС, zhytni cilindër metalik. Nxehtësia specifike uji është 4,2 kJ/(kg * K). Supozoni se humbjet e nxehtësisë mund të neglizhohen.
a) Shpjegoni pse ekuacioni është i vërtetë

c m m m (t deri në – 100º) + c në m në (t deri në – 20º) = 0,

ku c m dhe c in janë vlerat e kapacitetit të nxehtësisë së një metali dhe uji të caktuar, përkatësisht, m ​​m dhe m në janë vlerat e masës së cilindrit dhe ujit, përkatësisht, t k është vlera e fundit temperatura e përmbajtjes së kalorimetrit kur në të vendoset ekuilibri termik.

b) Cili nga dy termat në formulën e mësipërme është pozitiv dhe cili negativ? Shpjegoni përgjigjen tuaj.
c) Sa është kapaciteti termik specifik i këtij metali nëse masa e cilindrit është 100 g dhe temperatura përfundimtare është 25 ºC?
d) Sa është temperatura përfundimtare nëse cilindri është prej alumini dhe masa e tij është 100 g? Kapaciteti termik specifik i aluminit është 0,92 kJ/(kg * K).
e) Sa është masa e cilindrit nëse është prej bakri dhe temperatura përfundimtare e tij është 27 ºC? Kapaciteti termik specifik i bakrit është 0,4 kJ/(kg * K).

Le të shqyrtojmë rastin kur energjia mekanike shndërrohet në energji të brendshme. Fizikani anglez J. Joule u përpoq të masë sa i nxehtë do të ishte uji në një ujëvarë kur të binte në tokë.

3. Nga cila lartësi duhet të bjerë uji në mënyrë që kur bie në tokë temperatura e tij të rritet me 1 ºС? Pranoni që gjysma e energjisë së saj potenciale shkon në energjinë e brendshme të ujit.

Përgjigja që merrni do të shpjegojë pse shkencëtari dështoi. Ju lutemi kini parasysh që shkencëtari i kreu eksperimentet e tij në vendlindjen e tij, ku lartësia e ujëvarës më të lartë është rreth 100 m.

Nëse trupi nxehet duke përdorur një ngrohës elektrik ose duke djegur karburant, duhet të merret parasysh efikasiteti i ngrohësit. Për shembull, nëse efikasiteti i ngrohësit është 60%, kjo do të thotë se rritja e energjisë së brendshme të trupit të nxehtë është 60% e nxehtësisë së çliruar gjatë djegies së karburantit ose gjatë funksionimit të ngrohësit elektrik.

Kujtojmë gjithashtu se gjatë djegies së karburantit me masë m, lirohet një sasi nxehtësie Q, e cila shprehet me formulën

ku q - ngrohje specifike djegie.

4. Për të sjellë 3 litra ujë në një tenxhere nga një temperaturë prej 20 ºС në një valë, turistët duhej të digjnin 3 kg dru furçash të thata në zjarr. Sa është efikasiteti i zjarrit si pajisje ngrohëse? Merrni nxehtësinë specifike të djegies së drurit të furçës të jetë 107 J/kg.

5. Duke përdorur një ngrohës elektrik, ata përpiqen të vlojnë 10 litra ujë, por uji nuk vlon: kur ngrohësi është i ndezur, temperatura e tij mbetet konstante, nën 100 ºС. Fuqia e ngrohësit 500 W, efikasiteti 90%.
a) Sa nxehtësi bartet në 1 s në ujin nga ngrohësi?
b) Çfarë sasie nxehtësie bartet nga uji në ajrin përreth në 1 s kur ngrohësi është i ndezur, kur temperatura e ujit mbetet konstante?
c) Sa nxehtësi do të kalojë uji në ajrin përreth në 1 minutë menjëherë pasi ngrohësi të fiket? Supozoni se gjatë kësaj kohe temperatura e ujit nuk do të ndryshojë ndjeshëm.
d) Sa do të bjerë temperatura e ujit në 1 minutë menjëherë pas fikjes së ngrohësit?

3. Ekuacioni i bilancit të nxehtësisë në prani të tranzicioneve fazore

Le të kujtojmë disa fakte të njohura për ju nga kursi bazë i fizikës në shkollë.

Për të shkrirë plotësisht një të ngurtë kristalor në pikën e tij të shkrirjes, është e nevojshme t'i jepet një sasi nxehtësie Q, në përpjesëtim me masën m të trupit:

Koeficienti i proporcionalitetit λ quhet nxehtësia specifike e shkrirjes. Është numerikisht e barabartë me sasinë e nxehtësisë që duhet t'i jepet një trupi kristalor që peshon 1 kg në pikën e shkrirjes në mënyrë që të shndërrohet plotësisht në një lëng. Njësia e nxehtësisë specifike të shkrirjes është 1 J/kg (xhaul për kilogram).

Për shembull, nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 330 kJ/kg.

6. Deri në çfarë lartësie mund të ngrihet një person që peshon 60 kg nëse energjia e tij potenciale është rritur me një sasi numerikisht të barabartë me sasinë e nxehtësisë që nevojitet për të shkrirë 1 kg akull në një temperaturë prej 0 ºC?

Gjatë zgjidhjes së problemeve, është e rëndësishme të merret parasysh se një lëndë e ngurtë do të fillojë të shkrihet vetëm pasi të jetë ngrohur e gjitha në temperaturën e shkrirjes. Në një grafik të varësisë së temperaturës së trupit nga sasia e nxehtësisë së transferuar në të, procesi i shkrirjes përfaqësohet nga një segment horizontal.

7. Figura 48.2 tregon një grafik të temperaturës së një trupi që peshon 1 kg kundrejt sasisë së nxehtësisë së transferuar në të.


a) Sa është nxehtësia specifike e trupit në gjendje të ngurtë?
b) Cila është pika e shkrirjes?
c) Sa është nxehtësia specifike e shkrirjes?
d) Sa është kapaciteti termik specifik i trupit në gjendje të lëngët?
e) Nga çfarë lënde mund të përbëhet ky trup?

8. Një meteorit hekuri fluturon në atmosferën e Tokës. Kapaciteti specifik i nxehtësisë i hekurit është 460 J/(kg * K), pika e shkrirjes është 1540 ºС, nxehtësia specifike e shkrirjes është 270 kJ/kg. Merrni temperaturën fillestare të meteorit para se të hyni në atmosferë të jetë -260 ºС. Supozoni se 80% e energjisë kinetike të një meteori ndërsa lëviz nëpër atmosferë shndërrohet në energjinë e tij të brendshme.
a) Sa duhet të jetë shpejtësia minimale fillestare e meteorit në mënyrë që ai të nxehet deri në temperaturën e shkrirjes?
b) Cila pjesë e meteorit do të shkrihet nëse shpejtësia fillestare e tij është 1.6 km/s?

Nëse, në prani të tranzicioneve fazore, është e nevojshme të gjendet temperatura e shtratit të trupave, atëherë para së gjithash është e nevojshme të zbulohet se cila do të jetë gjendja përfundimtare. Për shembull, nëse në gjendjen fillestare jepen masat e akullit dhe ujit dhe temperaturat e tyre, atëherë ekzistojnë tre mundësi.

Gjendja përfundimtare është vetëm akulli (kjo mund të ndodhë nëse temperatura fillestare e akullit ishte mjaft e ulët ose masa e akullit ishte mjaft e madhe). Në këtë rast, sasia e panjohur është temperatura përfundimtare e akullit. Nëse problemi zgjidhet saktë, atëherë vlera që rezulton nuk kalon 0 ºС. Kur vendoset ekuilibri termik, akulli nxehet në këtë temperaturë përfundimtare dhe i gjithë uji ftohet në 0 ºC, pastaj ngrin dhe akulli i formuar prej tij ftohet në temperaturën përfundimtare (nëse është nën 0 ºC).

Në gjendjen përfundimtare, akulli dhe uji janë në ekuilibër termik. Kjo është e mundur vetëm në një temperaturë prej 0 ºС. Sasia e panjohur në këtë rast do të jetë masa e fundme e akullit (ose masa e fundme e ujit: është dhënë shuma e masave të ujit dhe akullit). Nëse problemi zgjidhet saktë, atëherë masat përfundimtare të akullit dhe ujit janë pozitive. Në këtë rast, kur vendoset ekuilibri termik, së pari akulli nxehet në 0 ºС, dhe uji ftohet në 0 ºС. Pastaj ose një pjesë e akullit shkrihet ose një pjesë e ujit ngrin.

Gjendja përfundimtare është vetëm uji. Atëherë sasia e panjohur është temperatura e saj (duhet të jetë së paku 0 ºС, në këtë rast, uji ftohet në temperaturën përfundimtare dhe akulli duhet të kalojë nëpër një rrugë më komplekse: së pari nxehet i gjithë në 0 ºС). , pastaj të gjitha shkrihen, dhe më pas akulli i formuar prej tij uji nxehet në temperaturën e tij përfundimtare.

Për të përcaktuar se cila nga këto aftësi zbatohet në një detyrë të caktuar, duhet të bëni një hulumtim të vogël.

9. Një copë akulli në një temperaturë prej –10 ºC vendoset në një kalorimetër që përmban 1,5 litra ujë në një temperaturë prej 20 ºС. Supozoni se humbjet e nxehtësisë mund të neglizhohen. Kapaciteti specifik i nxehtësisë i akullit është 2,1 kJ/(kg * K).
a) Sa mund të jetë masa e akullit nëse në gjendjen përfundimtare ka vetëm akull në kalorimetër? vetëm ujë? akulli dhe uji në ekuilibër termik?
b) Sa është temperatura përfundimtare nëse masa fillestare e akullit është 40 kg?
c) Sa është temperatura përfundimtare nëse masa fillestare e akullit është 200 g?
d) Sa është masa përfundimtare e ujit nëse masa fillestare e akullit është 1 kg?

Duket e natyrshme që një sasi e caktuar nxehtësie duhet t'i jepet trupit në mënyrë që të shkrihet. Ky fenomen na shërben mirë: ngadalëson shkrirjen e borës, duke reduktuar përmbytjet në pranverë.

Por fakti që gjatë kristalizimit trupi heq dorë nga një sasi e caktuar nxehtësie mund t'ju habisë: a heq vërtet uji një sasi të caktuar nxehtësie kur ngrin? E megjithatë kjo është kështu: ngrirja dhe shndërrimi në akull, uji i jep një sasi mjaft të madhe nxehtësie ajrit të ftohtë ose akullit, temperatura e të cilit është nën 0 ºС. Edhe ky fenomen na shërben mirë, duke zbutur ngricat e para dhe fillimin e dimrit.
Tani le të marrim parasysh mundësinë e shndërrimit të lëngut në avull ose avullit në lëng.

Siç e dini nga kursi bazë i fizikës së shkollës, sasia e nxehtësisë Q e nevojshme për të kthyer një lëng në avull në një temperaturë konstante është proporcionale me masën m të lëngut:

Koeficienti i proporcionalitetit L quhet nxehtësia specifike e avullimit. Është numerikisht e barabartë me sasinë e nxehtësisë që duhet t'i jepet 1 kg lëng në mënyrë që të shndërrohet plotësisht në avull. Njësia e nxehtësisë specifike të avullimit është 1 J/kg.

Për shembull, nxehtësia specifike e avullimit të ujit në pikën e vlimit dhe presioni normal atmosferik është afërsisht 2300 kJ/kg.

10. 100 g avull uji në temperaturë 100 ºC futen në një kalorimetër që përmban 1 litër ujë në temperaturë 20 ºС. Sa do të jetë temperatura në kalorimetër pasi të vendoset ekuilibri termik? Humbjet e nxehtësisë mund të neglizhohen.

Pyetje dhe detyra shtesë

11. U deshën 6 minuta për të ngrohur një masë të caktuar uji në sobë nga 20 ºС deri në temperaturën e vlimit. Sa kohë do të duhet që i gjithë ky ujë të vlojë? Supozoni se humbjet e nxehtësisë mund të neglizhohen.

12. Avulli futet në një kalorimetër që përmban akull me peshë 100 g në një temperaturë prej 0 ºC në një temperaturë prej 100 ºC. Sa do të jetë masa e ujit në kalorimetër kur i gjithë akulli është shkrirë dhe temperatura e ujit është 0 ºC?

13. Një kub alumini i ndezur u vendos në një shtresë akulli të sheshtë, temperatura e së cilës ishte 0 ºС. Në çfarë temperature u ngroh kubi nëse ishte i zhytur plotësisht në akull? Supozoni se humbjet e nxehtësisë mund të neglizhohen. Kapaciteti termik specifik i aluminit është 0,92 kJ/(kg * K).

14. Një plumb plumbi godet një pllakë çeliku dhe tërhiqet nga ajo. Temperatura e plumbit para goditjes është 50 ºС, shpejtësia është 400 m/s. Shpejtësia e plumbit pas goditjes është 100 m/s. Cila pjesë e plumbit shkrihej nëse 60% e energjisë së humbur kinetike shndërrohej në energjinë e brendshme të plumbit? Nxehtësia specifike e plumbit është 0,13 kJ/(kg * K), pika e shkrirjes 327 ºС, nxehtësia specifike e shkrirjes 25 kJ/kg.

15. Në një kalorimetër që përmban 1 litër ujë në temperaturë 20 ºС, vendosni 100 g borë të lagësht, përmbajtja e ujit në të cilën (në masë) është 60%. Cila temperaturë do të vendoset në kalorimetër pasi të vendoset ekuilibri termik? Humbjet e nxehtësisë mund të neglizhohen.
E dhënë. Dëbora e lagësht nënkupton një përzierje uji dhe akulli në një temperaturë prej 0 ºC.

8. Termodinamika

Llogaritja e sasisë së nxehtësisë. Efikasiteti i ngrohësit

892. Cila masë e merkurit ka të njëjtën kapacitet nxehtësie si 13 kg alkool? Kapaciteti termik specifik i alkoolit është 2440 J/(kgK), kapaciteti termik specifik i merkurit është 130 J/(kgK). (244)

893. Kur dy trupa identikë fërkohen me njëri-tjetrin, temperatura e tyre pas një minute rritet me 30°C. Sa është fuqia mesatare e zhvilluar në të dy trupat gjatë fërkimit? Kapaciteti termik i çdo trupi është 800 J/K. (800)

894. Në një sobë elektrike 600 W, 3 litra ujë ngrohen deri në valë për 40 minuta. Temperatura fillestare e ujit është 20°C. Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK). Përcaktoni efikasitetin (në përqindje) të instalimit. (70)

895. Gjatë shpimit të metalit stërvitje me dorë një stërvitje me peshë 0,05 kg nxehet me 20°C në 200 s funksionimin e vazhdueshëm. Fuqia mesatare e konsumuar nga një stërvitje nga rrjeti elektrik gjatë shpimit është 10 W. Sa përqind e energjisë së shpenzuar është përdorur për ngrohjen e shpimit, nëse kapaciteti termik specifik i materialit të shpimit është 460 J/(kgK)? (23)

896. Kur përdorni një motor elektrik me fuqi 400 W, ai nxehet me 10 K në 50 sekonda funksionim të vazhdueshëm. Sa është efikasiteti (në përqindje) i motorit? Kapaciteti termik i motorit është 500 J/K. (75)

897. Një transformator i zhytur në vaj fillon të nxehet për shkak të mbingarkesës. Sa është efikasiteti i tij (në përqindje), nëse është në fuqi të plotë A nxehet vaji 60 kW me peshë 60 kg me 30°C në 4 minuta funksionim të transformatorit? Kapaciteti termik specifik i vajit është 2000 J/(kgK). (75)

898. Gjeneratori lëshon impulse me frekuencë ultra të lartë me një energji prej 6 J në çdo puls Shpejtësia e përsëritjes së pulsit është 700 Hz. Efikasiteti i gjeneratorit është 60%. Sa litra ujë në orë duhet të kalojnë nëpër sistemin e ftohjes së gjeneratorit në mënyrë që uji të nxehet jo më shumë se 10 K? Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kg K). (240)

b) Transformimet fazore

899. Sa akull, i marrë në një temperaturë prej 0°C, mund të shkrihet duke i dhënë një energji prej 0,66 MJ? Nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 330 kJ/kg. (2)

900. Kur 100 kg çelik u ngurtësuan në pikën e shkrirjes, u lëshuan 21 MJ nxehtësi. Sa është nxehtësia specifike e shkrirjes (në kJ/kg) e çelikut? (210)

901. Çfarë sasie nxehtësie (në kJ) duhet t'i jepet 2 kg akull të marrë në një temperaturë prej 10°C në mënyrë që të shkrihet plotësisht? Kapaciteti termik specifik i akullit është 2100 J/(kgK), nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 330 kJ/kg. (702)

902. Për të kthyer një sasi të caktuar akulli të marrë në temperaturën 50°C në ujë me temperaturë 50°C, nevojiten 645 kJ energji. Sa është masa e akullit? Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), kapaciteti termik specifik i akullit është 2100 J/(kgK), nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 3,310 5 J/kg. (1)

903. Çfarë sasie nxehtësie (në kJ) nevojitet për të kthyer 0,1 kg ujë të vluar në avull? Nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2.26 MJ/kg. (226)

904. Sa nxehtësi (në kJ) do të lirohet kur 0,2 kg avull uji kondensohet në një temperaturë prej 100°C? Nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2,310 6 J/kg. (460)

905. Çfarë sasie nxehtësie (në kJ) duhet t'i shtohet 1 kg ujë të marrë në 0°C në mënyrë që të ngrohet në 100°C dhe të avullohet plotësisht? Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2,310 6 J/kg. (2720)

906. Për të ngrohur ujin e marrë në një temperaturë prej 20°C dhe për ta kthyer në avull, u harxhuan 2596 kJ energji. Përcaktoni masën e ujit. Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2.26 MJ/kg. (1)

907. Një furrë elektrike me fuqi 100 kW përdoret për shkrirjen e një ton çeliku. Sa minuta zgjat shkrirja nëse shufra duhet të nxehet në 1500 K përpara se të fillojë shkrirja? Kapaciteti termik specifik i çelikut është 460 J/(kgK), nxehtësia specifike e shkrirjes së çelikut është 210 kJ/kg. (150)

908. Për të ngrohur një masë të caktuar uji nga 0°C në 100°C, nevojiten 8400 J nxehtësi. Sa më shumë nxehtësi (në kJ) nevojitet për të avulluar plotësisht këtë ujë? Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kg K), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2300 kJ/kg. (46)

909. U deshën 21 minuta për të ftohur ujin në frigorifer nga 33°C në 0°C. Sa kohë do të duhet për ta kthyer më pas këtë ujë në akull? Kapaciteti specifik i nxehtësisë së ujit 4200 J/(kg K), nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit 3.3 10 5 J/kg. Jepni përgjigjen në minuta. (50)

910. Një enë me ujë nxehet në një sobë elektrike nga 20°C deri në valë për 20 minuta. Sa kohë më shumë (në minuta) nevojitet për të kthyer 42% të ujit në avull? Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2,210 6 J/kg. (55)

911. Llogaritni efikasitetin (përqindje) djegës me gaz, nëse përdor gaz me vlerë kalorifike specifike 36 MJ/m 3 , dhe ngrohja e një kazan me 3 litra ujë nga 10°C deri në zierje kërkonte 60 litra gaz. Kapaciteti ngrohës i kazanit është 600 J/K. Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kg K). (55)

912. Për të punuar një motor me avull, në 1 orë harxhohen 210 kg qymyr. Makina ftohet me ujë, i cili ka një temperaturë prej 17°C në hyrje dhe 27°C në dalje. Përcaktoni konsumin e ujit (në kg) në 1 s nëse përdoret 24% e sasisë totale të nxehtësisë për ta ngrohur atë. Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e djegies së qymyrit është 30 MJ/kg. (10)

913. Sa kilometra do të zgjasin 10 kg benzinë ​​për një motor makine që zhvillon një fuqi prej 69 kW me një shpejtësi prej 54 km/h dhe ka një rendiment prej 40%? Nxehtësia specifike e djegies së benzinës është 4,610 7 J/kg. (40)

Transformimet e ndërsjella të energjisë mekanike dhe të brendshme

914. Gjatë një goditjeje joelastike me mur, një plumb me shpejtësi 50 m/s nxehet me 10°C. Duke supozuar se plumbi mori të gjithë energjinë e lëshuar pas goditjes, gjeni kapacitetin specifik të nxehtësisë së materialit të plumbit. (125)

915. Dy plumba identikë goditën një mur. Plumbi i parë nxehet me 0,5 K, i dyti - me 8 K. Sa herë është shpejtësia e plumbit të dytë më e madhe se e para, nëse e gjithë energjia e plumbave shpenzohet për ngrohjen e tyre? (4)

916. Një plumb me energji kinetike 100 J godet murin dhe nxehet me 0,5 K. Sa përqind (përqindje) e energjisë së plumbit shkoi për ta ngrohur nëse kapaciteti i nxehtësisë së plumbit është 20 J/K? (10)

917. Sa është lartësia e ujëvarës nëse temperatura e ujit në bazën e saj është 0,05°C më e lartë se në majë? Supozoni se e gjithë energjia mekanike shkon për ngrohjen e ujit. Kapaciteti specifik termik i ujit 4200 J/(kg K), g= 10 m/s 2 . (21)

918. Deri në çfarë lartësie mund të ngrihej një ngarkesë prej 100 kg nëse do të ishte e mundur të shndërrohej plotësisht energjia e çliruar kur një gotë me ujë ftohet nga 100°C në 20°C në punë? Masa e ujit në një gotë është 250 g, kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kg K), kapaciteti termik i gotës nuk merret parasysh. g= 10 m/s 2 . (84)

919. Një çekiç me një masë prej 2000 kg hidhet nga një lartësi prej 1 m në një bllok metalik me një masë prej 2 kg. Si rezultat i goditjes, temperatura e boshllëkut rritet me 25°C. Duke supozuar se 50% e energjisë totale të çliruar shkon për ngrohjen e shufrës, gjeni kapacitetin specifik të nxehtësisë së materialit të shufrës. g = 10 m/s 2. (200)

920. Një top plastelinë hidhet me një shpejtësi prej 10 m/s në një kënd prej 45° në horizontale drejt mur vertikal, ndodhet në një distancë prej 8 m nga pika e hedhjes (horizontalisht). Sa gradë (në mK) do të nxehet topi nëse ngjitet në mur? Supozoni se e gjithë energjia kinetike e topit shkoi për ta ngrohur atë. Kapaciteti termik specifik i plastelinës është 250 J/(kgK). g = 10 m/s 2. (136)

921. Një plumb plumbi që udhëton me një shpejtësi prej 500 m/s shpon një mur. Përcaktoni sa gradë nxehet plumbi nëse shpejtësia e tij ulet në 300 m/s. Supozoni se 50% e nxehtësisë së lëshuar është përdorur për të ngrohur plumbin. Kapaciteti termik specifik i plumbit është 160 J/(kgK). (250)

922. Një plumb që fluturon horizontalisht me një shpejtësi prej 500 m/s shpon një dërrasë në një lartësi prej 20 cm nga toka. Në të njëjtën kohë, temperatura e plumbit u rrit me 200 ° C. Duke supozuar se e gjithë nxehtësia e lëshuar gjatë goditjes është përdorur për të ngrohur plumbin, gjeni se në cilën distancë (horizontale) nga pika e goditjes plumbi ra në tokë. Kapaciteti specifik termik i materialit plumb është 400 J/(kgK). g = 10 m/s 2. (60)

923. Trupi rrëshqet rrafsh i pjerrët 260 m e gjatë dhe 60° pjerrësi. Koeficienti i fërkimit në aeroplan është 0.2. Përcaktoni se sa gradë do të rritet temperatura e trupit nëse 50% e nxehtësisë së lëshuar përdoret për ta ngrohur atë. Kapaciteti termik specifik i materialit nga i cili është bërë trupi është 130 J/(kg K). g= 10 m/s 2. (1)

924. Dy topa identikë, të bërë nga një substancë me një kapacitet termik specifik 450 J/(kg K), lëvizin drejt njëri-tjetrit me shpejtësi 40 m/s dhe 20 m/s. Përcaktoni sa gradë do të nxehen si rezultat i përplasjes joelastike. (1)

925. Një plumb me peshë 10 g, që fluturon horizontalisht me shpejtësi 400 m/s, godet. bllok druri me peshë 990 g, pezullohet në një fije dhe ngec në të. Sa gradë do të nxehet plumbi nëse 50% e nxehtësisë së lëshuar është përdorur për ta ngrohur atë? Kapaciteti termik specifik i materialit plumb është 200 J/(kgK). (198)

926. Sa shpejt duhet të udhëtojë një plumb në mënyrë që të shkrihet kur godet një mur? Kapaciteti termik specifik i materialit plumb është 130 J/(kgK), nxehtësia specifike e shkrirjes është 22.25 kJ/kg, pika e shkrirjes është 327°C. Temperatura e plumbit para goditjes është 152°C. Supozoni se e gjithë nxehtësia e lëshuar pas goditjes është përdorur për të ngrohur plumbin. (300)

927. Nga cila lartësi (në km) duhet të bjerë një top prej kallaji në mënyrë që të shkrihet plotësisht kur të godasë sipërfaqen? Supozoni se 50% e energjisë së topit shkon në ngrohje dhe shkrirje. Temperatura fillestare e topit është 32°C. Pika e shkrirjes së kallajit është 232°C, kapaciteti i tij termik specifik është 200 J/(kg K), nxehtësia specifike e shkrirjes është 58 kJ/kg. g= 9,8 m/s 2 . (20)

928. Me çfarë shpejtësie duhet të fluturojë një topth plumbi nga një armë kur gjuhet vertikalisht poshtë nga një lartësi prej 300 m, në mënyrë që kur godet një trup joelastik, peleti të shkrihet? Supozoni se nxehtësia e lëshuar pas goditjes shpërndahet në mënyrë të barabartë midis peletit dhe trupit. Temperatura fillestare e peletit është 177°C. Pika e shkrirjes së plumbit është 327°C, kapaciteti i tij termik specifik është 130 J/(kgK), nxehtësia specifike e shkrirjes është 22 kJ/kg. g = 10 m/s 2. (400)

929. Kur qëllohet nga një armë, një e shtënë me peshë 45 g fluturon me një shpejtësi prej 600 m/s. Sa përqind e energjisë së çliruar gjatë djegies së një ngarkese pluhuri që peshon 9 g është energjia kinetike e goditjes? Nxehtësia specifike e djegies së barutit është 3 MJ/kg. (30)

930. Një motor reaktiv me një efikasitet prej 20% kur fluturon me një shpejtësi prej 1800 km/h zhvillon një forcë shtytje prej 86 kN. Përcaktoni konsumin (në ton) të vajgurit për 1 orë fluturim. Nxehtësia e djegies së vajgurit është 4,310 7 J/kg. (18)

931. Ngarkesa e një topi me rreze të gjatë përmban 150 kg barut. Pesha e predhës 420 kg. Sa është distanca maksimale e mundshme (në km) e një predhe nëse efikasiteti i armës është 25%? Nxehtësia specifike e djegies së barutit është 4,2 MJ/kg. g = 10 m/s 2. Injoroni rezistencën e ajrit. (75)
Ekuacioni i bilancit të nxehtësisë

a) Ngrohja dhe ftohja

932. Në një kalorimetër janë përzier 2 kg ujë në temperaturë 50°C dhe 3 kg ujë në temperaturë 30°C. Gjeni temperaturën (në °C) të përzierjes. Injoroni kapacitetin e nxehtësisë së kalorimetrit. (38)

933. Në vaskë u hodhën 210 kg ujë në 10°C. Sa ujë në 100°C duhet shtuar në banjë në mënyrë që të vendoset ekuilibri termik në 37°C? (90)

934. Është e nevojshme të përzihet uji në temperaturë 50°C dhe uji në temperaturë 10°C në mënyrë që temperatura e përzierjes të jetë e barabartë me 20°C. Sa herë më shumë duhet të marr? ujë të ftohtë se sa e nxehtë? (3)

935. Për të përgatitur një banjë me një kapacitet prej 200 litrash, uji i ftohtë në 10 ° C përzihej me ujë të nxehtë në 60 ° C. Sa litra ujë të ftohtë duhet të pini që temperatura në banjë të arrijë 40°C? (80)

936. Një trup i nxehtë në 50°C vihet në kontakt me një trup të ftohtë në 10°C. Kur u arrit ekuilibri termik, temperatura arriti në 20°C. Sa herë është kapaciteti i nxehtësisë i një trupi të ftohtë më i madh se ai i një trupi të nxehtë? (3)

937. Një trup bakri, i ngrohur në 100°C, ulet në ujë, masa e të cilit është e barabartë me masën e trupit të bakrit. Ekuilibri termik ndodhi në një temperaturë prej 30°C. Përcaktoni temperaturën fillestare (në °C) të ujit. Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), bakri 360 J/(kgK). (24)

938. Përcaktoni temperaturën fillestare (në Kelvin) të kallajit me peshë 0,6 kg nëse, kur zhytet në ujë me peshë 3 kg në një temperaturë prej 300 K, uji nxehet me 2 K. Kapaciteti termik specifik i kallajit është 250 J/(kg K), uji është 4200 J/( kgK). (470)

939. Në enë u hodh 0,1 kg ujë në temperaturë 60°C, pas së cilës temperatura e ujit ra në 55°C. Duke supozuar se kapaciteti termik i enës është 70 J/K, dhe nxehtësia specifike e ujit është 4200 J/(kgK), gjeni temperaturën fillestare (në °C) të enës. (25)

940. Për të matur temperaturën e ujit me peshë 20 g, u zhyt një termometër në të, i cili tregoi 32.4 ° C. Cila është temperatura aktuale (në °C) e ujit nëse kapaciteti i nxehtësisë i termometrit është 2.1 J/K dhe para zhytjes në ujë ka treguar temperaturën e dhomës 8.4 °C? Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK). (33)

941. Një termometër që tregon një temperaturë prej 22°C është zhytur në ujë, pas së cilës tregon një temperaturë prej 70°C. Cila ishte temperatura (në °C) e ujit para se të zhytej termometri? Masa e ujit është 40 g, nxehtësia specifike e ujit është 4200 J/(kg K), kapaciteti ngrohës i termometrit është 7 J/K. (72)

942. Pas uljes së një trupi të ngrohur në 100°C në ujë në një temperaturë prej 10°C, temperatura arriti në 40°C. Sa do të jetë temperatura (në °C) e ujit nëse, pa hequr trupin e parë, ulni në të një trup tjetër të ngjashëm, të ngrohur gjithashtu në 100°C? (55)

943. Një trup i ngrohur në 110°C u ul në një enë me ujë, si rezultat i së cilës temperatura e ujit u rrit nga 20°C në 30°C. Sa do të ishte temperatura (në °C) e ujit nëse një trup tjetër i ngjashëm, por i ngrohur në 120 °C, do të ulej në të në të njëjtën kohë me të parin? (39)

944. Në kalorimetër përzihen tre lëngje kimikisht jo-ngrirës që nuk ndërveprojnë me masa 1, 10 dhe 5 kg me kapacitete termike specifike 2, 4 dhe 2 kJ/(kg K) përkatësisht. Temperaturat e lëngjeve të parë dhe të dytë para përzierjes ishin 6°C dhe 40°C. Temperatura e përzierjes u bë 19°C. Gjeni temperaturën (në °C) të lëngut të tretë përpara përzierjes. (60)
b) Transformimet fazore

945. Në një enë që përmban 9 kg ujë në 20°C, futet 1 kg avull në 100°C, i cili kthehet në ujë. Përcaktoni temperaturën përfundimtare (në °C) të ujit. Kapaciteti i nxehtësisë së enës dhe humbja e nxehtësisë nuk merren parasysh. Kapaciteti specifik i nxehtësisë së ujit 4200 J/(kg K), nxehtësia specifike e avullimit të ujit 2.1 10 6 J/kg. (78)

946. Një masë e caktuar uji me temperaturë fillestare 50°C nxehet deri në pikën e vlimit duke kaluar nëpër të avull në temperaturën 100°C. Me sa përqind do të rritet masa e ujit? Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2,110 6 J/kg. (10)

947. Dy enë përmbajnë 4,18 kg ujë në të njëjtat temperatura. Në enën e parë në temperaturë 100°C hidhen 0,42 kg ujë dhe në të dytën në temperaturën 100°C futet e njëjta sasi avulli uji. Për sa gradë do të jetë temperatura në një enë më e madhe se në tjetrën pasi të vendoset ekuilibri termik në secilën prej tyre? Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2.3 MJ/kg. (50)

948. Një copë çeliku me peshë 10 kg, e ngrohur në 500°C, hidhet në një enë që përmban 4,6 kg ujë në 20°C. Uji nxehet deri në 100°C dhe një pjesë e tij kthehet në avull. Gjeni masën (në g) të avullit të prodhuar. Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2,310 6 J/kg, kapaciteti termik specifik i çelikut është 460 J/(kgK). (128)

949. Një copë bore me peshë 250 g hidhet në një litër ujë në temperaturë 20°C, pjesërisht tashmë e shkrirë, d.m.th. që përmban pak ujë në 0°C. Temperatura e ujit në enë me arritjen e ekuilibrit termik doli të ishte 5°C. Përcaktoni sasinë e ujit (në g) në gjendje kome bore. Nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 330 kJ/kg, nxehtësia specifike e ujit është 4200 J/(kgK). (75)

950. Një vaskë me kapacitet 85 litra duhet të mbushet me ujë në temperaturë 30°C, duke përdorur ujë në 80°C dhe akull në temperaturë 20°C. Përcaktoni masën e akullit që duhet të futet në banjë. Nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 336 kJ/kg, nxehtësia specifike e akullit është 2100 J/(kg·K), nxehtësia specifike e ujit është 4200 J/(kg·K). (25)

951. Sasia e nxehtësisë që çlirohet kur 1 kg avull kondensohet në një temperaturë prej 100°C dhe ftohet uji që rezulton në 0°C, harxhohet për shkrirjen e një sasie të caktuar akulli, temperatura e të cilit është 0°C. Përcaktoni masën e akullit të shkrirë. Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2,22 MJ/kg, nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 330 kJ/kg. (8)

952. Një përzierje e përbërë nga 2,51 kg akull dhe 7,53 kg ujë në një temperaturë totale prej 0°C duhet të nxehet në një temperaturë prej 50°C, duke kaluar avullin në një temperaturë prej 100°C. Përcaktoni sasinë e avullit të kërkuar për këtë (në g). Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kgK), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2,3 MJ/kg, nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 330 kJ/kg. (1170)

953. Një enë përmban një sasi të caktuar uji dhe të njëjtën sasi akulli në një gjendje ekuilibri termik. Avulli i ujit kalon nëpër enë në një temperaturë prej 100°C. Gjeni temperaturën e gjendjes së qëndrueshme të ujit në enë nëse masa e avullit të kaluar është e barabartë me masën fillestare të ujit. Kapaciteti termik specifik i ujit është 4200 J/(kg K), nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2.3 MJ/kg, nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 330 kJ/kg. (100)

954. Ajri pompohet nga një enë me një sasi të vogël uji në 0°C. Në këtë rast, 6.6 g ujë avullon, dhe pjesa e mbetur ngrin. Gjeni masën (në g) të akullit të formuar. Nxehtësia specifike e avullimit të ujit në 0°C është 2,510 6 J/kg, nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 3,310 5 J/kg. (50)
Pune ideale me gaz

955. Me një presion konstant prej 3 kPa, vëllimi i gazit u rrit nga 7 litra në 12 litra. Sa punë është bërë nga gazi? (15)

956. Duke u zgjeruar në një cilindër me një piston të lëvizshëm me një presion konstant prej 100 kPa, gazi bën 100 kJ punë. Me çfarë sasie ka ndryshuar vëllimi i gazit? (1)

957. Në një proces izobarik në një presion prej 300 kPa, temperatura absolute e një gazi ideal u rrit 3 herë. Përcaktoni vëllimin fillestar (në l) të gazit nëse gjatë zgjerimit ka kryer 18 kJ punë. (30)

958. Sa punë kryejnë dy mol të një gazi të caktuar me rritje isobarike të temperaturës me 10 K? Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (166)

959. Kur ngrohej në mënyrë izobare 2 kg ajër, puna e bërë ishte 166 kJ. Sa gradë u ngroh ajri? Masa molare e ajrit është 29 kg/kmol, konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (290)

960. Masa të barabarta të hidrogjenit dhe oksigjenit nxehen në mënyrë izobare në të njëjtin numër gradë. Masa molare e hidrogjenit është 2 kg/kmol, oksigjeni është 32 kg/kmol. Sa herë më shumë punë bëhet nga hidrogjeni sesa nga oksigjeni? (16)

961. Në cilindrin nën piston ka një masë të caktuar gazi në një temperaturë prej 300 K, duke zënë një vëllim prej 6 litrash me një presion prej 0,1 MPa. Sa gradë duhet të ftohet gazi me presion konstant në mënyrë që puna e bërë për ta ngjeshur të jetë e barabartë me 50 J? (25)

962. Në një cilindër me një sipërfaqe bazë prej 100 cm 2 ka gaz në temperaturë 300 K. Në lartësinë 30 cm nga baza e cilindrit ndodhet një pistoni me peshë 60 kg. Sa punë do të bëjë gazi gjatë zgjerimit nëse temperatura e tij rritet ngadalë me 50°C? Presioni atmosferik 100 kPa, g= 10 m/s 2 . (80)

963. Në cilindrin nën piston ka një gaz që mbahet në një vëllim prej 0,5 m 3 nga graviteti i pistonit dhe forca e presionit atmosferik. Sa punë (në kJ) do të bëjë një gaz kur nxehet nëse vëllimi i tij dyfishohet? Presioni atmosferik është 100 kPa, masa e pistonit është 10 kg, sipërfaqja e pistonit është 10 3 m 2. g = 10 m/s 2. (100)

964. Një mol gaz u fto në mënyrë izokorike në mënyrë që presioni i tij u ul me një faktor prej 5, dhe më pas u nxeh në mënyrë izobarike në një temperaturë fillestare prej 400 K. Sa punë u krye nga gazi? Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (2656)

965. Pesë mol gaz fillimisht nxehen në një vëllim konstant në mënyrë që presioni i tij të rritet 3 herë, dhe më pas ngjeshet me presion konstant, duke e çuar temperaturën në vlerën e mëparshme prej 100 K. Sa punë është bërë në gaz gjatë ngjeshjes së tij? Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (8300)

966. Një mol i një gazi ideal u fto në mënyrë izohorike në mënyrë që presioni i tij u ul me 1.5 herë, dhe më pas u nxeh në mënyrë izobarike në temperaturën e mëparshme. Në këtë rast, gazi kreu 8300 J punë Gjeni temperaturën fillestare (në Kelvin) të gazit. Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (3000)

967. Një gaz ideal prej 4 molesh zgjerohet në mënyrë që presioni i tij të ndryshojë në përpjesëtim të drejtë me vëllimin e tij. Cila është puna e një gazi kur temperatura e tij rritet me 10 K? Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (166)

968. Temperatura e një gazi ideal që peshon 10 kg ndryshon sipas ligjit T = aV 2 (a= 2 K/m 6). Përcaktoni punën (në mJ) të bërë nga gazi kur vëllimi rritet nga 2 litra në 4 litra. Masa molare e gazit është 12 kg/kmol, konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (83)

969. Një gaz ideal në një sasi prej 2 molësh është në temperaturën 400 K. Vëllimi i gazit dyfishohet në mënyrë që presioni të varet në mënyrë lineare nga vëllimi. Gjeni punën e bërë nga gazi në këtë proces nëse temperatura përfundimtare e gazit është e barabartë me atë fillestare. Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (4980)

970. Një gaz ideal në një sasi prej 2 mol është në një temperaturë prej 300 K. Vëllimi i gazit rritet 1,5 herë në mënyrë që presioni në mënyrë lineare të varet nga vëllimi dhe rritet me 40%. Gjeni punën e bërë nga gazi në këtë proces. Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (1743)

971. Një gaz ideal në një sasi prej 2 molësh është në një temperaturë prej 300 K. Vëllimi i gazit dyfishohet në mënyrë që presioni të varet në mënyrë lineare nga vëllimi, dhe pastaj gazi ngjeshet në mënyrë izobarike në vëllimin e tij të mëparshëm. Sa punë është bërë nga gazi në këto dy procese nëse presioni përfundimtar është 20% më i vogël se presioni fillestar? Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (498)

Ligji i parë i termodinamikës. Energjia e brendshme e një gazi ideal

972. Kur gazi nxehej, energjia e tij e brendshme u rrit nga 300 J në 700 J. Sa punë ishte bërë nga gazi nëse për ngrohjen e tij shpenzoheshin 1000 J nxehtësi? (600)

973. Kur nxehet një gaz në mënyrë izohorike, energjia e tij e brendshme u rrit nga 200 J në 300 J. Sa nxehtësi u shpenzua për të ngrohur gazin? (100)

974. Gjatë zgjerimit izobarik gazi kryente 100 J punë dhe energjia e brendshme e tij u rrit me 150 J. Pastaj gazit në procesin izokorik iu dha e njëjta sasi nxehtësie si në procesin e parë. Sa u rrit energjia e brendshme e gazit si rezultat i këtyre dy proceseve? (400)

975. Në një proces izotermik, gazi kryen punë 1000 J Sa do të rritet energjia e brendshme e këtij gazi nëse i jepet një sasi nxehtësie dy herë më e madhe se në procesin e parë dhe procesi kryhet në mënyrë izohorike? (2000)

976. Në një proces izotermik, gazi mori 200 J nxehtësi. Pas kësaj, në procesin adiabatik gazi bëri dy herë më shumë punë sesa në procesin e parë. Sa u ul energjia e brendshme e gazit si rezultat i këtyre dy proceseve? (400)

977. Gjatë ngrohjes izobarike, gazit iu dhanë 16 J nxehtësi, si rezultat i së cilës energjia e brendshme e gazit u rrit me 8 J dhe vëllimi i tij u rrit me 0,002 m 3. Gjeni presionin (në kPa) të gazit. (4)

978. 700 J nxehtësi u harxhuan për të ngrohur një gaz ideal me një presion konstant prej 0,1 MPa. Në këtë rast, vëllimi i gazit u rrit nga 0,001 në 0,002 m 3, dhe energjia e brendshme e gazit doli të jetë e barabartë me 800 J. Sa ishte energjia e brendshme e gazit para ngrohjes? (200)

979. Përcaktoni ndryshimin e energjisë së brendshme të 0,5 mol gaz gjatë ngrohjes izobarike nga një temperaturë prej 27°C në 47°C, nëse gazit i është dhënë një sasi nxehtësie prej 290 J. Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmol K). (207)

980. Për sa gradë u rrit temperatura e një moli të një gazi ideal nëse, në presion konstant, energjia e tij e brendshme rritej me 747 J, dhe kapaciteti i nxehtësisë së një moli në presion konstant ishte më i madh se konstantja e gazit universal me 20,75 J/ (molK)? (36)

981. Një mol i një gazi ideal nxehet në presion konstant, dhe më pas, në një vëllim konstant, ai transferohet në një gjendje me një temperaturë të barabartë me temperaturën fillestare prej 300 K. Doli se si rezultat, një sasi nxehtësie prej 12.45 kJ u transferua në gaz. Sa herë ka ndryshuar vëllimi i zënë nga gazi? Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmolK). (6)

982. Për të ngrohur një sasi të caktuar gazi ideal me një masë molare prej 28 kg/kmol me 14 K në presion konstant, nevojiteshin 29 J nxehtësi. Në mënyrë që të ftohet i njëjti gaz në temperaturën e tij origjinale në një vëllim konstant, duhet të hiqen prej tij 20,7 J nxehtësi. Gjeni masën (në g) të gazit. Konstanta universale e gazit është 8300 J/(kmol K). (2)

983. Një masë e caktuar gazi ideal nxehet me presion konstant nga 15°C në 65°C, duke thithur 5 kJ nxehtësi. Ngrohja e këtij gazi në një vëllim konstant në të njëjtat temperatura fillestare dhe përfundimtare kërkon shpenzimin e 3,5 kJ nxehtësie. Gjeni vëllimin (në l) të kësaj mase gazi në temperaturë 15°C dhe presion 20 kPa. (432)

E njëjta substancë në botën reale, në varësi të kushteve mjedisore, mund të jetë në gjendje të ndryshme. Për shembull, uji mund të jetë në formën e një lëngu, në idenë e një të ngurtë - akulli, në formën e një gazi - avulli i ujit.

• Këto gjendje quhen gjendje agregate të materies.

Molekulat e një substance në gjendje të ndryshme grumbullimi nuk janë të ndryshme nga njëra-tjetra. Gjendja specifike e grumbullimit përcaktohet nga vendndodhja e molekulave, si dhe nga natyra e lëvizjes dhe ndërveprimit të tyre me njëra-tjetrën.

Gaz - distanca midis molekulave është e rëndësishme më shumë madhësi vetë molekulat. Molekulat në një lëng dhe një të ngurtë janë të vendosura mjaft afër njëra-tjetrës. Në trupat e ngurtë është edhe më afër.

Për të ndryshuar gjendjen e grumbullimit të trupit, duhet të japë pak energji. Për shembull, për të kthyer ujin në avull, ai duhet të nxehet që avulli të kthehet përsëri në ujë, duhet të heqë dorë nga energjia.

Kalimi nga i ngurtë në të lëngët

Kalimi i një lënde nga e ngurtë në të lëngshme quhet shkrirje. Në mënyrë që një trup të fillojë të shkrihet, ai duhet të nxehet në një temperaturë të caktuar. Temperatura në të cilën një substancë shkrihet është quhet pika e shkrirjes së një lënde.

Çdo substancë ka pikën e vet të shkrirjes. Për disa trupa është shumë e ulët, për shembull, për akull. Dhe disa trupa kanë një pikë shkrirjeje shumë të lartë, për shembull, hekuri. Në përgjithësi, shkrirja e një trupi kristalor është një proces kompleks.

Grafiku i shkrirjes së akullit

Figura më poshtë tregon një grafik të shkrirjes së një trupi kristalor, në këtë rast akull.

• Grafiku tregon varësinë e temperaturës së akullit nga koha kur nxehet. Temperatura tregohet në boshtin vertikal, koha tregohet në boshtin horizontal.

Nga grafiku që fillimisht temperatura e akullit ishte -20 gradë. Pastaj filluan ta ngrohnin. Temperatura filloi të rritet. Seksioni AB është pjesa ku nxehet akulli. Me kalimin e kohës, temperatura u rrit në 0 gradë. Kjo temperaturë konsiderohet pika e shkrirjes së akullit. Në këtë temperaturë, akulli filloi të shkrihej, por temperatura e tij ndaloi së rrituri, megjithëse edhe akulli vazhdoi të ngrohej. Zona e shkrirjes korrespondon me zonën BC në grafik.

Më pas, kur i gjithë akulli u shkri dhe u shndërrua në lëng, temperatura e ujit filloi të rritet përsëri. Kjo tregohet në grafik me rreze C. Kjo do të thotë, konkludojmë se gjatë shkrirjes temperatura e trupit nuk ndryshon, E gjithë energjia hyrëse përdoret për shkrirjen.

ulja e temperaturës do të rifillojë, por trupi i ngurtë i formuar vetëm do të ftohet (seksioni F G).

Siç tregon përvoja, gjatë kristalizimit në seksionin EF, lëshohet saktësisht e njëjta sasi nxehtësie Q = m që u absorbua gjatë shkrirjes në seksionin BC.

10.5 Avullimi dhe kondensimi

Avullimi është kalimi i një lëngu në gjendje të gaztë (avulli). Ekzistojnë dy mënyra të avullimit: avullimi dhe zierja.

Avullimi është emri që i jepet avullimit që ndodh në çdo temperaturë nga sipërfaqja e lirë e një lëngu. Siç e mbani mend nga fleta "Avulli i ngopur", shkaku i avullimit është largimi nga lëngu i molekulave më të shpejta që janë në gjendje të kapërcejnë forcat e tërheqjes ndërmolekulare. Këto molekula formojnë avull mbi sipërfaqen e lëngut.

Lëngje të ndryshme avullojnë nga me shpejtësi të ndryshme: sa më e madhe të jetë forca e tërheqjes së molekulave me njëra-tjetrën, aq më pak molekula për njësi të kohës do të jenë në gjendje t'i kapërcejnë ato dhe të fluturojnë jashtë, dhe aq më e ulët është shkalla e avullimit. Eteri, acetoni dhe alkooli avullohen shpejt (nganjëherë quhen lëngje të paqëndrueshme), uji avullon më ngadalë dhe vaji dhe merkuri avullojnë shumë më ngadalë se uji.

Shkalla e avullimit rritet me rritjen e temperaturës (në mot të nxehtë, rrobat do të thahen më shpejt), pasi energjia mesatare kinetike e molekulave të lëngshme rritet, dhe kështu rritet numri i molekulave të shpejta që mund të largohen nga kufijtë e saj.

Shkalla e avullimit varet nga sipërfaqja e lëngut: se sipërfaqe më të madhe, ato numër më i madh molekulat fitojnë hyrje në sipërfaqe dhe avullimi ndodh më shpejt (kjo është arsyeja pse, kur varni rrobat, ato drejtohen me kujdes).

Njëkohësisht me avullimin, vërehet edhe procesi i kundërt: molekulat e avullit, duke bërë lëvizje të rastësishme mbi sipërfaqen e lëngut, pjesërisht kthehen përsëri në lëng. Shndërrimi i avullit në lëng quhet kondensim.

Kondensimi ngadalëson avullimin e një lëngu. Pra, në ajër të thatë, rrobat do të thahen më shpejt se në ajër të lagësht. Do të thahet më shpejt në erë: avulli merret nga era dhe avullimi ndodh më intensivisht.

Në disa situata, shkalla e kondensimit mund të jetë e barabartë me shkallën e avullimit. Pastaj të dy proceset kompensojnë njëri-tjetrin dhe ndodh ekuilibri dinamik: lëngu nuk avullohet nga një shishe e mbyllur fort për vite me radhë, dhe në këtë rast ka avull të ngopur mbi sipërfaqen e lëngut.

Ne vëzhgojmë vazhdimisht kondensimin e avullit të ujit në atmosferë në formën e reve, shiut dhe vesës që bie në mëngjes; Është avullimi dhe kondensimi që sigurojnë ciklin e ujit në natyrë, duke mbështetur jetën në Tokë.

Meqenëse avullimi është largimi i molekulave më të shpejta nga lëngu, gjatë procesit të avullimit energjia mesatare kinetike e molekulave të lëngshme zvogëlohet, pra lëngu ftohet. Jeni shumë të njohur me ndjenjën e freskisë dhe ndonjëherë edhe të ftohtit (sidomos në erë) kur dilni nga uji: uji, duke avulluar në të gjithë sipërfaqen e trupit, largon nxehtësinë, ndërsa era përshpejton procesin e avullimit19.

E njëjta ftohtësi mund të ndihet nëse kaloni mbi dorën tuaj një copë leshi pambuku të njomur në një tretës të paqëndrueshëm (të themi, aceton ose heqës manikyri). Në nxehtësinë dyzet gradë, falë avullimit të shtuar të lagështirës nëpër poret e trupit tonë, ne e ruajmë temperaturën në një nivel normal; pa këtë mekanizëm termorregullues, në një nxehtësi të tillë

19 Tani është e qartë pse ne fryjmë me çaj të nxehtë. Nga rruga, është edhe më mirë të tërhiqni ajrin në vetvete, pasi ajri i thatë përreth më pas del në sipërfaqen e çajit, dhe jo ajër i lagësht nga mushkëritë tona ;-)

ne thjesht do të vdisnim.

Përkundrazi, gjatë procesit të kondensimit, lëngu nxehet: kur molekulat e avullit kthehen në lëng, ato përshpejtohen nga forcat tërheqëse nga molekulat e lëngshme afër, si rezultat i së cilës rritet energjia mesatare kinetike e molekulave të lëngshme ( Krahasoni këtë fenomen me çlirimin e energjisë gjatë kristalizimit të një shkrirjeje!).

10.6 Zierje

Procesi i zierjes së ujit është i njohur për ju. Ndryshe nga avullimi, i cili ndodh vetëm nga sipërfaqja e lirë e lëngut, vlimi është avullimi që ndodh në të gjithë vëllimin e lëngut.

Zierja është e mundur sepse një sasi e caktuar ajri shpërndahet gjithmonë në një lëng, i cili arrin atje si rezultat i difuzionit. Kur lëngu nxehet, ky ajër zgjerohet, flluskat e ajrit gradualisht rriten në madhësi dhe bëhen të dukshme me sy të lirë (në një tigan me ujë ato vendosen në fund dhe në mure). Brenda flluskave të ajrit ka avull të ngopur, presioni i të cilit, siç e mbani mend, rritet me shpejtësi me rritjen e temperaturës.

Sa më të mëdha të bëhen flluskat, aq më e madhe vepron mbi to forca Arkimede dhe në një moment të caktuar flluskat fillojnë të ndahen dhe të notojnë lart. Duke u ngritur lart, flluskat hyjnë në shtresa më pak të nxehta të lëngut; avulli në to kondensohet dhe flluskat tkurren përsëri. Rënia e flluskave shkakton zhurmën e njohur që i paraprin zierjes së kazanit. Më në fund, me kalimin e kohës, i gjithë lëngu ngrohet në mënyrë të barabartë, flluskat arrijnë në sipërfaqe dhe shpërthejnë, duke hedhur ajrin dhe avullin jashtë, zhurma zëvendësohet nga gurgullima dhe lëngu vlon.

Kështu, flluskat shërbejnë si "përçues" të avullit nga brenda lëngut në sipërfaqen e tij. Gjatë zierjes, së bashku me avullimin normal, lëngu shndërrohet në avull në të gjithë vëllimin, avullimi në flluska ajri, i ndjekur nga lëshimi i avullit jashtë. Kjo është arsyeja pse lëngu i vluar avullon shumë shpejt: një kazan, nga i cili uji do të avullonte për shumë ditë, do të vlojë për gjysmë ore.

Ndryshe nga avullimi, i cili ndodh në çdo temperaturë, një lëng fillon të vlojë vetëm kur arrihet pika e vlimit, pikërisht temperatura në të cilën flluskat e ajrit janë në gjendje të notojnë dhe të arrijnë në sipërfaqe. Në pikën e vlimit, presioni i avullit të ngopur bëhet i barabartë me presionin e jashtëm në lëng (në veçanti, presioni atmosferik). Prandaj, sa më i madh të jetë presioni i jashtëm, aq më shumë temperaturë të lartë do të fillojë zierja.

Në presion normal atmosferik (1 atm ose 105 Pa), pika e vlimit të ujit është

100 C. Prandaj, presioni i avullit të ujit të ngopur në një temperaturë prej 100 C është i barabartë me 105 Pa. Ky fakt duhet të dihet për të zgjidhur problemet, ai shpesh konsiderohet i njohur si parazgjedhje.

Në majë të Elbrus, presioni atmosferik është 0,5 atm, dhe uji atje do të vlojë në një temperaturë prej 82 C. Dhe nën një presion prej 15 atm, uji do të fillojë të vlojë vetëm në 200 C.

Pika e vlimit (në presion normal atmosferik) është një vlerë e përcaktuar rreptësisht për një lëng të caktuar20. Kështu, alkooli vlon në 78 C, eteri në 35 C, merkuri në 357 C. Ju lutemi vini re: sa më i paqëndrueshëm të jetë lëngu, aq më e ulët është pika e vlimit të tij. Në tabelën e pikave të vlimit shohim gjithashtu se oksigjeni vlon në 183 C. Kjo do të thotë se në temperatura të zakonshme oksigjeni është gaz!

20 Pikat e vlimit të dhëna në tabelat e teksteve shkollore dhe librave referencë janë pikat e vlimit të lëngjeve kimikisht të pastra. Prania e papastërtive në një lëng mund të ndryshojë pikën e vlimit. Le të themi ujë rubineti përmban klor të tretur dhe disa kripëra, kështu që pika e tij e vlimit në presion normal atmosferik mund të ndryshojë pak nga 100 C.

Ne e dimë se nëse kazani hiqet nga zjarri, zierja do të ndalojë menjëherë. Në të njëjtën kohë, temperatura e ujit në kazan ndalon së ndryshuari pas zierjes, duke mbetur gjithmonë e barabartë me 100 C. Ku shkon nxehtësia e furnizuar?

Situata është e ngjashme me procesin e shkrirjes: nxehtësia përdoret për të rritur energjinë potenciale të molekulave. Në këtë rast, për të kryer punë për të hequr molekulat në distanca të tilla që forcat e tërheqjes nuk do të jenë në gjendje t'i mbajnë molekulat afër njëra-tjetrës, dhe lëngu do të kthehet në një gjendje të gaztë.

10.7 Grafiku i vlimit

Le të shqyrtojmë një paraqitje grafike të procesit të ngrohjes së një lëngu, të ashtuquajturin grafik të vlimit (Fig. 24).

Temperatura
t kip
Oriz. 24. Grafiku i vlimit

Seksioni AB i paraprin fillimit të zierjes. Në seksionin BC lëngu vlon dhe masa e tij zvogëlohet. Në pikën C lëngu vlon plotësisht.

Për të kaluar plotësisht nëpër seksionin BC, d.m.th., në mënyrë që një lëng që tashmë është sjellë në pikën e vlimit të shndërrohet plotësisht në avull, një sasi e caktuar nxehtësie Qsteam duhet t'i furnizohet këtij lëngu. Përvoja tregon se kjo sasi e nxehtësisë është drejtpërdrejt proporcionale me masën e lëngut:

Qpar = Lm:

Koeficienti i proporcionalitetit L quhet nxehtësia specifike e avullimit të lëngut (në pikën e vlimit). Nxehtësia specifike e avullimit është numerikisht e barabartë me sasinë e nxehtësisë që duhet të furnizohet me 1 kg lëng të marrë në pikën e vlimit në mënyrë që të shndërrohet plotësisht në avull.

Kështu, në 100 C, nxehtësia specifike e avullimit të ujit është 2300 kJ/kg. Është interesante ta krahasojmë atë me nxehtësinë specifike të shkrirjes së akullit (340 kJ/kg), nxehtësia specifike e avullimit është pothuajse shtatë herë më e madhe! Kjo nuk është për t'u habitur: në fund të fundit, për të shkrirë akullin, ju vetëm duhet të shkatërroni rregullimin e rregulluar të molekulave të ujit në nyjet e rrjetës kristalore; në këtë rast, distancat midis molekulave mbeten afërsisht të njëjta (në rendin e madhësive të vetë molekulave). Por për ta kthyer ujin në avull, duhet të bëni shumë më tepër punë për të thyer të gjitha lidhjet midis molekulave dhe për t'i lëvizur molekulat në distanca të konsiderueshme nga njëra-tjetra (shumë më e madhe se madhësia e molekulave).

10.8 Grafiku i kondensimit

Procesi i kondensimit të avullit dhe ftohja pasuese e lëngut duket në grafik në mënyrë simetrike me procesin e ngrohjes dhe zierjes. Këtu është grafiku përkatës i kondensimit për rastin e avullit të ujit njëqind gradë, i cili haset më shpesh në problema (Fig. 25).

Temperatura
Oriz. 25. Grafiku i kondensimit

Në pikën C kemi avull uji në 100 C. Në seksionin CD ndodh kondensimi; brenda këtij seksioni ka një përzierje avulli dhe uji në 100 C. Në pikën D nuk ka më avull, ka vetëm ujë në 100 C. Seksioni DE ftohja e këtij uji.

Përvoja tregon se gjatë kondensimit të një avulli me masë m (d.m.th., kur kalon nëpër një seksion CD), lirohet saktësisht e njëjta sasi nxehtësie Q = Lm që është shpenzuar për shndërrimin e një lëngu me masë m në avull në një temperaturë të caktuar.

Le të krahasojmë sasitë e mëposhtme të nxehtësisë për argëtim:

Q1, i cili lirohet pas kondensimit të 1 g avull uji;

Q2, i cili lirohet kur uji që rezulton 100 gradë ftohet në një temperaturë, të themi, 20 C.

Q1 = Lm = 2300000 0;001 = 2300 J;

Q2 = cm t = 4200 0; 001 80 = 336 J:

Këto shifra tregojnë qartë se djegia me avull është shumë më e keqe se djegia me ujë të valë. Kur uji i vluar bie në kontakt me lëkurën, lëshohet vetëm ¾Q2 (uji i vluar ftohet). Por në rast djegieje, avulli së pari do të lëshohet sipas një rendi të madhësisë më shumë ngrohjes Q1 (avulli kondensohet), formohet ujë njëqind gradë, pas së cilës do të shtohet e njëjta vlerë Q2 kur ky ujë ftohet.