Добрий день, шановні учні!!
Нагадаю, що сьогодні у 12.00 9 клас пише контрольну роботу!!!
16. 04. 2020
Четвер
Учням
10 та 11 класів пояснення і завдання надаються до кінця тижня, на четвер та
п’ятницю.
11 клас
Фізика
1. Опрацювати
§§ 37,38
2. Всеукраїнська
школа онлайн. Подивитись уроки, посилання на які вам запропоновані:
3, Розв’язати
задачі Впр 37, №№ 2, 3; Впр. 38, №№ 3, 4. Фото задач відправити за адресою omichka@ukr.net.
10 клас
1. Пройти
тест з термодинаміки RJPY54
2. Розглянути
методи розв’язування задач. Задачі записати у робочий зошит, фото відправити за
адресою omichka@ukr.net.
Розв’язування
задач по темі «Термодинаміка»
Зміна
внутрішньої енергії тіл у процесі виконання роботи
Задача № 1
Свинцева
куля, яка летить зі швидкістю 200 м/с, влучає у земляний вал. На скільки
підвищилася температура кулі, якщо 78% кінетичної енергії кулі перетворилося на
внутрішню енергію?
Розв’язування
Кінетичну
енергію знаходимо за формулою Ек = mV2/2, 78% від кінетичної
енергії – це 0,78mV2/2,
ця частина енергії йде на нагрівання. Кількість теплоти нагрівання Q = cmΔt, тоді:
0,78mV2/2 = cmΔt,
звідки
підвищення температури Δt
= (0,78mV2)/(2cm). Скорочуємо масу
кулі m,
отримаємо:
Δt = (0,78V2)/(2c),
де
с – питома теплоємність свинцю, с = 130 Дж/кгК. Підставимо у формулу значення
величин:
Δt = (0,78∙200∙200)/(2∙130) = 1200 С.
Відповідь: Δt = 1200 С.
Задача № 2
Сталевий
уламок, падаючи з висоти 500 м, має біля поверхні землі швидкість
50
м/с. На скільки підвищилася температура уламка, якщо вважати, що вся робота
опору повітря пішла на його нагрівання?
Розв’язування
Робота
опору повітря – це різниця енергій А = mgh - mV2/2 = m(gh - V2/2).
За умовою задачі робота пішла на нагрівання Q = cmΔt, тоді:
m(gh
- V2/2) = cmΔt.
Скорочуємо
ліву і праву частини рівняння на масу, отримаємо:
(gh
- V2/2) = cΔt,
звідки
Δt = (gh - V2/2)/с. Підставимо
значення величин, де питома теплоємність сталі с = 460 Дж/кгК, отримаємо:
Δt = (10∙500 – 2500/2)/460 = 80
С.
Відповідь: Δt = 80 С.
Задача № 3
З
якою найменшою швидкістю має летіти свинцева дробинка, щоб при ударі об
перешкоду вона розплавилася? Вважати, що 80% кінетичної енергії перетворилося
на внутрішню енергію дробинки, а температура дробинки до удару була 1270 С.
Розв’язування
80%
кінетичної енергії – це 0,8mV2/2,
ця енергія повинна піти на нагрівання дробинки від t1
= 1270
С до температури плавлення свинцю t2
= 3270
С та на кількість теплоти плавлення, тобто:
0,8mV2/2 = cm(t2 – t1) + λm.
У
лівій та правій частині рівняння скорочуємо масу дробинки:
0,8V2/2 = c(t2 – t1) + λ або 0,4V2 = c(t2 – t1) + λ,
звідки
V
= √[(c(t2 – t1) + λ)/0,4]. Питома теплоємність та питома
теплота плавлення свинцю відповідно дорівнюють: с = 130 Дж/кгК, λ = 25 000
Дж/кг. Підставимо значення величин у формулу:
V = √[(130∙200 + 25 000)/0,4] = 357 м/с
Відповідь: V = 357 м/с.
Теплові
двигуни
1. Нагадаю,
що є кілька формул для визначення ККД теплової машини:
η
= A/Q1
(1), А - робота двигуна, Q1 – кількість
теплоти, що надходить від нагрівача, А = Q1 – Q2;
η = (Q1 – Q2)/Q1
(2), де Q2
– кількість теплоти, що передається холодильнику;
η = (T1 – T2)/T1
(3) де T1
– температура нагрівача, T2
–
температура холодильника. Формули (1) та (2) використовуються для визначення
ККД будь-яких теплових двигунів (машин), формула (3) – для ідеальних теплових
машин.
2. Робочим тілом у теплових машинах
(двигунах) є газ, тому температуру з Цельсіїв обов’язково перетворюємо на
Кельвіни.
Задача № 4
Який
ККД теплового двигуна потужністю 50 кВт, якщо за 10 с він передав навколишньому
середовищу кількість теплоти 1 МДж?
Розв’язування
З
одного боку робота А = Q1 – Q2,
з другого боку А = Pt,
тоді
Q1 – Q2
= Pt,
звідки Q1
= Pt
+ Q2.
ККД визначаємо за формулою:
η
= A/Q1,
підставляємо значення роботи та кількості теплоти Q1, отримуємо:
η
= Pt/( Pt
+ Q2).
Підставимо
значення величин, отримаємо:
η
= (50 000∙10)/(50 000∙10 + 1 000 000) = 0,33 = 33%.
Відповідь: η = 33%
Задача № 5
Температура
нагрівача ідеальної теплової машини дорівнює 4770 С. Якою повинна
бути температура холодильника, щоб ККД машини дорівнював 80%?
Розв’язування
Формула
для обчислення ККД ідеальної теплової машини:
η = (T1 – T2)/T1,
де T1
= 477 + 273 = 750 К. З цієї формули T1 – T2
= η T1,
звідки T2
= T1 – η T1. Виносимо T1 за дужки,
отримаємо:
T2 = T1(1 – η). Підставимо значення величин:
T2 = 750(1 – 0,8) =
150 К.
Відповідь: T2 = 150 К.
Задача № 6
Температура
нагрівача ідеальної теплової машини 1170 С, а холодильника
270 С. Кількість теплоти,
одержуваної машиною від нагрівача за 1 с, дорівнює 60 кДж. Обчислити ККД
машини, кількість теплоти, що передається холодильнику за 1 с, і потужність
машини.
Розв’язування
Формула
для обчислення ККД ідеальної теплової машини:
η = (T1 – T2)/T1,
де T1
= 117 + 273 = 390 К, T2
= 27 + 273 = 300 К. Підставимо значення величин:
η
=
(390 – 300)/390 = 0,23 = 23%.
З
другого боку η = (Q1 – Q2)/Q1,
звідки Q2
= Q1(1
– η) = 60(1 - 0,23) = 46 кДж.
Потужність
Р = А/t,
А = Q1 – Q2
, тоді Р = (Q1 – Q2)/t. Підставимо значення величин:
Р
= (60 – 46)/1 = 14 кВт.
Відповідь: η = 23%, Q2 = 46 кДж, Р = 14
кВт.
Задача № 7
В
ідеальній тепловій машині за рахунок кожного кілоджоуля енергії, одержуваної
від нагрівача, виконується робота 300 Дж. Визначити ККД машини і температуру
нагрівача, якщо температура холодильника 280 К.
Розв’язування
Дано:
Q1
= 1000 Дж, А = 300 Дж, T2
= 280 К
Формула
для визначення ККД теплової машини: η = A/Q1.
Підставимо значення величин: η = 300/1000 = 0,3 = 30%. З другого боку η = (T1 – T2)/T1,
звідки
T2 = T1(1 – η), з цієї формули T1 = T2/(1 – η). Підставимо значення величин:
T1 = 280/(1 – 0,3) =
400 К.
Відповідь: η = 30%, T1 = 400 К.
Задача № 8
Яку
середню потужність розвиває двигун мотоцикла, якщо при швидкості руху 108
км/год витрата бензину складає 3,7 л на 100 км шляху, а ККД двигуна 25%?
Розв’язування
Формула
для визначення ККД теплової машини: η = A/Q (1). Роботу двигуна мотоцикла можна
знайти за формулою: А = Pt
(2), де Р – потужність двигуна, а t
– час роботи двигуна, який визначаємо за формулою t = S/V
(3), де шлях S =
100 км = 100 000 м = 105 м та швидкість руху мотоцикла V = 108
км/год = 30 м/с. Підставимо вираз (3) у формулу (2), отримаємо: А = (PS)/V (4).
У формулі (1) Q
– це кількість теплоти, що виділяється при згорянні бензину, її знаходимо за
формулою: Q = qm
(5), де q(питома
теплота згоряння бензину) = 46 МДж/кг, m – маса бензину, але маса невідома, у
літрах вимірюється об’єм
V = 3,7 л = 0,0037 м3 =
3,7∙10-3 м3 ,
тоді масу визначаємо за формулою m
= ρV
(6), де ρ – густина бензину, ρ = 700 кг/м3. Підставляємо вираз (6) у
формулу (5), отримаємо: Q
= qρV
(7). Підставляємо формули (4) і (7) у формулу (1), отримуємо:
η
= (PS)/(VqρV). З цієї формули Р = (ηVqρV)/S. Підставимо значення величин,
отримаємо:
Р
= (0,25∙30∙46∙106∙700∙3,7∙10-3)/105 = 8935,5
Вт = 8,9 кВт
Відповідь: Р = 8,9 кВт.
3. Домашнє
завдання.
Задача № 1
При
згорянні палива у тепловому двигуні виділилася кількість теплоти 200 кДж. А
холодильнику передано кількість теплоти 120 кДж. Знайти ККД теплового двигуна.
Задача № 2
Який
ККД теплового двигуна, якщо робоче тіло, одержавши від нагрівача кількість
теплоти 1,6 МДж, виконало роботу 400 кДж? Яку кількість теплоти передано
холодильнику?
Задача № 3
Який
ККД ідеальної теплової машини, якщо температура нагрівача дорівнює 3470
С, а температура холодильника 370 С?
Задача № 4
На
теплоході встановлений дизельний двигун потужністю 80 кВт із ККД 30%. На
скільки кілометрів шляху йому вистачить 1 т дизельного палива при швидкості руху
20 км/год? Питома теплота згоряння дизельного палива дорівнює 42 МДж/кг.
Немає коментарів:
Дописати коментар