Физика-10- Мякишев-2009-ГДЗ (991543), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Значит в том колене, где уровень воды ниже, кроме насыщенного пара имеется воздух (см. рис.). 2. Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара сравнивается с давлением жидкости. При опускании сосуда с водой внешнее давление увеличивается. Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения. З.Дано: Решение: Запишем уравнение состояния в форме: р = — ВТ . Учитывая, что давление насы- Р М щенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости при кипении, получим:р,= — ЙТ. — >р=— Р Рэ'и М ВТ Вычисления: Н кг моль К Н кг кг м' ол Д .К и'.Н. м' 101325.1,8 10 ' 8,31. 373 кг Ответ: р 0,59 — . 3 4.
Вопрос заключается в том, повысится нли понизится относительная влажность воздуха в кухне, если открыть форточку. Скорость сушки белья зависит только от относительной влажности. На первый взгляд — повысится: ведь относительная влажность на улице близка к 100%. Однако, в кухне относительная влажность тоже достаточно велика, а во вторых (и это главное)) температура в кухне намного выше. Поэтому давление насыщенного пара при комнатной температуре воздуха намного выше, чем при температуре наружного воздуха. Даже ненасыщенный водяной пар в кухне имеет большее давление, чем насыщенный пар на улице.
Поэтому при открытой форточке пар будет выходить из кухни, и белье будет сохнуть быстрее. 5. Дано: Решение: Простейшая модель всасывающего насоса показана на рисунке. При поднятии поршня между ним и поверхностью жидкости образуется раэрежечинает подниматься под действиого давления р, В.
Дано, Решение: ф, = — 100%, где р — парциальное давление Ра водяного пара. р = — . Из уравнения МенР' Ра 100% т делеева-Клапейрона ра'= — ЯТ найдем т: М р~М ррУМ ВТ 100ВТ Вычисления: И м' кг К моль % Дж кг (т]= — кг; м'.моль Дж К.'/а Дж 60 1„71 10' 120 18 10 ' 100 8,31 288 Ответ: т = 0,92 кг. 7.Дано: Решение: р, = -1 100%, грг = — '. 100% ~ р, =— Р Рг РВТ Ра Ра М р, = (из уравнения состояния газа); — = . й.гг.Т р, о М Рг (Ь Позтому ф = — г 100а/а, ф = ~). 100"/а а р (Ь й> фг(Ь Фь$, й (грг 4г1 )(Ъ 100"/а г 100а/а 100% (ф р )(ъУ Лт = т — т = р у — р )с = Лр'гг = 100% Вычисления: (30'/а-20а/а) 1,73 10 гкг/м'.Оым' Ьт— 100'/а =0,21 кг.
Ответ: Ьт = 0,21 кг. Так как поршень перемещается очень медленно, то под поршнем успе- вает образоваться насыщенный водяной пар. Если вода холодная: р =р,.„-а рйЬг. (1) Если вода кипит: р„,„=р,„а+ РЗЬг. (2) Выразим давление р „и р„воды из 1 и 2 уравнения: р„а„=р, — РРЬ,=1,01 10'Па — 10'кг/м'9,8м/с'10,3м=О; р,„„= р ~ „(вода кипит при 100'С когда атмосферное давление равно нор- мальному атмосферному давлению), а это значит, что рйЬг = 0 — г Ь, = О. Ответ: Кипящую воду насос не поднимает (Ь, = 0).
1. Дано: 2. Дано: Упражнение 15 Решение: Внутренняя энергия идеального одноатомного Зт газа равна: У = — ЯТ . Запишем уравнения 2М т Менделеева — Клапейрона: р, г, = — ЯТ,; т Р Р = — ЯТ . Подставляя левые части послед- 3 2 М 2 них уравнений в первое уравнение, получим: 3 . 3 У, = — Р,'г'„' У, = — Р,У„отсюда: 2 2 — = — = — — ~-=15 Уе Рег2 3 Р~г У Р7 2Ф' Ответ: — = 1,5. Внутренняя энергия идеУ2 У, ального одноатомного газа увеличится в 1,5 раза. Решение: А = Рог -+ Ь$' = — = —, = 2,5 10 ' м'.
А 25Дж р 10' Па Ответ; ЬЪ'= 2,5 10 4 мз. 3. Дано: 4. Дано: Решение: По первому закону термодинамики м = ЛУ + А -+ ЬУ = 9 — йа ЬУ = 200 Дж — 400 Дж = — 200 Дж. Ответ: ЛУ = — 200 Дж. Решение: Работа, которую совершают силы давления газа, равна: А = РЬ'г", где ЬЪ' — изменение объема газа. 51'определим из уравнений т ЯТ т,ЯТ состояний газа $'„= — е —; $', = — —; МР' ' МР ш, ЯТ ш, ЯТ') (т„-т,)ЯТ Р МР) Вычисления: (кг-кг) Дж К моль К моль кг (5-1) 10 3,31 300 2,9 10 з Ошвепи А 34,4 Дж. 5. Допустим, КПД нагревателя равен 100ОА.
Тогда можно записать Жае, = = с,т,АТ, ХЫ, = с,т,АТ, где с, и с, — удельные теплоемкости воды и воздуха, т, и т, — массы воды н воздуха, ЬГ, и Л1, — время нагревания воды и воздуха, Ь7 — изменение температуры, равное 50'С, Ж вЂ” мощность, получаемая от нагревателя. Разделив первое уравнение на второе, полу- 51 от ср, чим: — '- = — ' — ь = -з — < 1, т.е.
5Г, <бег Значит, воздух нагреется быстрее. 2 1т~ 1Р1 6. Работа предложенного вечного двигателя совершается без изменения внутренней энергии и без поступления энергии извне, что противоречит закону сохранения энергии. Из рисунка видно, что обмен водой между отсеками двигателя сопровождается поступлением воздуха нз нижней половинки в верхнюю, а это значит, что в верхней половинке давление увеличивается, а в нижней уменьшается. С течением времени р, будет равно р, и двигатель остановится. Следовательно, предложенный проект вечного двигателя не осуществим.
7. Процесс 1-2 — изобарный, У;>Ун совершается положитель. Г$ ная работа А =р,Ы'. Так как Т,>Т„то увеличивается темпе- ратура, т.е. увеличивается внутренняя энергия газа ЬУ = ЗТ Зт = — — ВАТ . Применив уравнение состояния идеального газа 2М т рЮ'= — ВЬТ, получим МТ = 3(2 р,ЛИ По первому закону термодинамики М Ям = МХ + А = 5/2 ро ЬУ>0, т.е. в этом процессе газ получил положительное количество теплоты.
Процесс 2 — 3 нзотермический. Внутренняя энергия ° при этом не изменилась: МУ = О. Прн этом объем газа уменьшился, т. е. газ совершил отрицательную работу: А<0, при этом 9 = А<0, т. е. газ отдает теплоту. В процесс 3-1 Ъ" = сопз1, гаэ не совершает работы А = О. Температура газа уменьшается, что ведет к уменьшению внутренней энергии газа: М1<0. При этом Яэ = АУ<0, т, е. газ отдает теплоту. 8. Дано: Решение: Щ По определению первый закон термодинамики М; имеет вид: 9 = МУ+ А'. Количество теплоты, пере- ЬТ; данное системе„идет на изменение ее внутренней р = сопз$; энергии и на совершение системой работы над У=сопз$ внешними телами.
Запишем этот закон для изо- ЛЯ вЂ” 7 барного процесса (р = сопзС): 9, = — ВЬТ+ Зт 2М Зт + рЬ7', Для изохорного процесса:Ц, = — — ВЬТ, 2М т. к.,Я'= О„тоА = 0; Из последних двух уравнений видно, что све = 9, — Я, = РЬК Заменим это выражение через известные в условии задачи данные, используя уравнение газового состояния т рАУ= — ВАТ. М т Ответ." Ь9 = — ВЛТ. М 9. Дано: 10. Дано: 11.Дано: 12. Дано.' 13. Дано: Решение: Применим первый закон термодинамики к изохорному процессу: т. к. А = О, то Зт (с=аУ= — — ВЛТ. 2М Вычисления: 3 4кг.8,31Дж/К моль 100К 2 4 10 'кг/моль Ответ: 9 1,25 МДж.
Решение: Для изотермического процесса первый закон термодинамики имеет вид: Я = А (т. к. ЛУ = 0), тогда 9 = 20 Дж. Ответ: 9 = 20 Дж. Решение: Запишем первый закон термодинамики: (с=АУ+А -рЬУ=()-А, где(с=с,тЬТ, А = РЛр'= — ВЛТ, тогда: т ЛУ = срврЛТ вЂ” — ВЛТ = тЛТ(ср — В/$ ) Вычисления: (ЬУ)=кг К~ — — ~ =Дж; / Дж Дж моль | (кг.К К моль кг/ РР)-Р ЬО(Ь.4 (О'- — ') -Рбо' 8,31 ~ 2 103/ Ответ: аУ 2 10' Дж. Решение.' Применяя первый закон термодинамики к адиабатному процессу, получим: Я = О, Зт 3 2А ЬУ=А= — -ВЬТ = — чВоТ -рЛТ= —.
2М 2 ЗчВ Вычисления: Дж К моль ( ) 2 300 моль Дж 3 4 8,31 Ответ: ЬТ = 10 К. Решение: Запишем уравнение теплового баланса в виде; 9, + 9, = 4)р + Яо где Я, = ст,(6 — Т,) — теплота, которую получает вода; Ц, = С(0- Т,) — теплота, которую получает колориметр; 4)р = гт,— теплота, которую отдает пар прн конденсации; Ч, = ст,(Т, — О) — теплота, которую отдает обрае вавшаяся при конденсации пара вода; 0 — температура, которая установится в калорнметре при тепловом равновесии. ст,(Π— Т,) + С (Π— Т,) = гт, + ст,(Т, — О); ст,Π— ст, Т, + СΠ— СТ, = гт, + ст,Т, — ст,О; О(ст, +С+ ст,) =гт,+с(т,Т,+т,Т)+СТ; гт, тС(т,Т, +т,7 )+СТ ст, +С+ст, Вычисления: Дж —.кг+-- (кг К+кг К)+- — К ф кг кГК К Дж Дж Дж — кг+ — + — — кг кг.К К кг.К 2,256 10'.10 '+4,2 10'(0,25 298+ 0,01 373)+10' 298 310.
(О) 4,2.10' 0„25+10'+4,2 10' 10 ' Ответ."О- 310 К; г = 37*С. 14. Дано: 15. Дано: Решение: Допустим, что энергия, отданная водой нри охлаждении до 0'С равна энергии, необходимой для 'нагревания льда до 0'С. (),=с,т,(Т, — Т )=4 2.10'Дж/кг К 0,4кгх х10К=1,68 10 Дж; Ц,=с,т,(Т,— 7)=2,1х х10эДж/кг К О,6кг 40 К=5,04 ° 104Дж„ Е, 4),; Отсюда видно, что часть воды, а может быть„ даже вся воде будет кристаллизоваться. Найдем количество теплоты 4)„которое необходимо отобрать у воды для охлаждения ее до нуля и полной кристаллизации. 9, = Ц, + Хт, = 1,68 10' Дж + 3,34 10' Дж/кг х х 0,4 кг = 15 10' Дж. Полученный результат показывает„что не вся вода будет превращаться в лед.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
