Физика II
ФИЗИКА II Серия 4
Избрани издания на топлината и първи закон на термодинамиката
1. - Колко въглерод е необходим за нагряване на водата в резервоар от 40 галона от 40 ° F до 180 ° F. Ако топлината на изгаряне на използваните въглища е 6000 kcal/kg? (Галон вода тежи 8,34 фунта.) Отговор: 1,97 кг въглища.
2.- Ако 0,04 кг метал при 100 ° С се постави в 0,15 кг вода при 18 ° С и крайната температура на сместа е 20 ° С, каква е специфичната топлина на метала? Отговор: 0,094 kcal/kg $ ° C
3. - Ако 0,08 кг алуминий (със специфична топлина 0,212) при 100 ° С се постави в 0,1 кг вода при 15 ° С, каква е крайната температура на сместа? Отговор: 27.3 ° С
4. - Дават се два контейнера, единият при 80 ° F, а другият при 205 ° F. Колко вода трябва да се вземе от всяка, за да има 200 lb вода при 150 ° F? Отговор: 88 lbs. Вода при 80 ° F и 112 lbs. При 205 ° F.
5. - Колко килокалории се отделят при смяна на 7,5 кг. от пара при 100 ° C до вода при 40 ° C? Отговор: 4500 ккал.
6.- Ако 2 kg метал със специфична топлина 0,092 при температура 190 ° C се поставят в 0,4 kg лед при 0 ° C, каква е крайната температура на сместа? Отговор: 5.1 ° С.
7. - Ако 0,1 кг пара при 130 ° C кондензира в 2,5 кг вода при 30 ° C, съдържаща се в алуминиев калориметър с тегло 0,5 кг, каква е крайната температура на сместа? (Специфична топлина на алуминий: 0,21 кал/g $ ° C; специфична топлина на парите: 0,5 кал/g $ ° C.)
Отговор: 51,1 ° С.
8. - Колко дълго може да работи двигател с 2000 CV (147x10 4 J/s), активирайки енергията, освободена от 1 km 3 морска вода, когато температурата на водата спадне 1 ° C, ако цялата тази топлина се превърне в механична енергия ? Защо този огромен енергиен резервоар не се използва? Отговор: 28 476 $ 10 5 секунди = 90 години
9. - Къща изгаря 10 тона въглища в отоплителна инсталация с общи загуби от 15%. а) Колко килокалории са използвани за отопление на къщата? б) В някои населени места големи резервоари с вода се отопляват през лятото от слънчева радиация, а натрупаната енергия се използва като отопление през зимата. Изчислете размерите на резервоара за съхранение, кубично предположение, за да съхраните количество енергия, равно на изчисленото в част а). Да приемем, че водата се нагрява до 50 ° C през лятото и се охлажда до 25 ° C през зимата. Отговор: а) 5.525 $ 10 4 kcal; б) страна на резервоара: l3 m.
10. - 50 g проба от вещество при температура 100 ° C се пуска в калориметър, съдържащ 200 g вода при начална температура 20 ° C. Калориметърът е изработен от мед и масата му е 100 g. Крайната температура на калориметъра е 22 ° C. Изчислете специфичната топлина на пробата. Отговор: 0.107 кал/g ° С
11. - Отворена чаша съдържа 500 g лед при -20 ° C. Той се подава в съда с постоянна скорост от 1000 кал/мин за 100 минути. Постройте крива, като вземете изминалото време върху абсцисата и температурата по ордината. Пренебрегвайте топлинния капацитет на контейнера
12. - Една тръба се присъединява към контейнер, в който водата кипи при атмосферно налягане с калориметър. Масата на калориметъра е 150 g, еквивалентът му във вода 15 g и първоначално съдържа 340 g вода при 15 ° C. Парите се кондензират в калориметъра, докато температурата му се повиши до 71 ° C, след което масата на калориметъра и съдържанието му е 525 g. С тези данни се изчислява топлината на изпаряване на водата.
Отговор: 539 кал/g.
13. - В система за отопление на битова гореща вода водата достига радиаторите при температура 60 ° C и излиза при 38 ° C. Желателно е отоплителната система да бъде заменена с парна система, в която парата при атмосферно налягане се кондензира върху радиаторите, оставяйки ги при 82 ° C. Колко килограма пара ще доставят същата топлина, която доставя 1 кг гореща вода при първата инсталация?
Отговор: 0,0396 кг. пара.
14. - Колко Btu се губят за един час през 114-инчов стъклен прозорец. дебел и 24 инча. x 48 инча на площта, ако външната температура е 30 ° F, а вътрешната температура е 72 ° F? Отговор: 9880 Btu
15. - Парче бронз с дебелина 0,01 m се излага на температура от 40 ° C от едната страна и 30 ° C от другата. Ако той предава 3,75 kcal за 5 минути през 5 cm площ, каква е топлопроводимостта на бронза? Отговор: 0,25 kcal/m $ s $ ° C
16. Електрическият хладилник е добре изолиран, с изключение на вратата, която е с дебелина 5 инча, широчина 2 фута и височина 4,5 фута. За да се поддържа средната температура в хладилника на 38 ° F, когато стайната температура е 85 ° F, двигателят работи за 10 минути и спира за 15 минути. Колко Btu на час премахвате от вътрешността на хладилника, докато двигателят работи? Средният коефициент на топлопроводимост на вратата е 0,2 Btu $ in/hr $ ft 2 $ ° F. Отговор: 53 Btu/h
17.- (a) ї Каква е топлинната загуба в W/m 2 през стъклен прозорец с дебелина 3,0 mm. ако външната температура е –5 ° C, а вътрешната температура е + 22 ° F.? (б) Ако е инсталиран екран, който има същата дебелина на стъклото, но е поставен с въздушна междина 7,5 cm между двата прозореца, каква ще бъде съответната топлинна загуба?