Jest to wielkość fizyczna proporcjonalna do średniej energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek.

Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Materiały pomocnicze 9

do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

1. Temperatura.

Jest to wielkość fizyczna proporcjonalna do średniej energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek.

2. Energia wewnętrzna.

Jest to suma wszystkich energii wszystkich cząsteczek ciała.

3. Ciepło.

Jest to ta część energii wewnętrznej, która może przejść z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej.

4. Ciepło właściwe.

Jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania jednostki masy o jeden stopień.

t m c

Q

∆

= ⋅

5. Ciepło topnienia.

Jest to ilość ciepła potrzebna do stopienia jednostki masy ciała stałego w stałej temperaturze topnienia.

m c

= Q

6. Bilans cieplny.

Ilość ciepła pobrana przez ciała w układzie izolowanym jest równa ilości ciepła oddanego przez inne ciała znajdujące się w tym układzie.

oddane

pobr

Q

Q =

7. I zasada termodynamiki.

Energia wewnętrzna ciała może ulec zmianie na skutek wymiany ciepła z

otoczeniem lub wykonania pracy.

Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Q W E

= +

∆

8. II zasada termodynamiki

Zmiana entropii w układzie izolowanym jest zawsze nieujemna.

Zadania.

W poniższych zadaniach przyjąć: c

=4200J/kgK, c

=750J/kgK, c

=2090J/kgK, c

=125.5J/kgK, c

=376.2J/kgK, c

=330000 J/kg, c

=23400 J/kg, c

=2 244 700 J/kg.

1. W naczyniu znajduje się 20g wody o temperaturze 15

C. Do naczynia wlewamy 50g wody o temperaturze 100

C. Oblicz temperaturę końcową.

2. Kawałek żelaza o masie. m

=0.9kg ogrzany do temperatury 300

C

wrzucono do m

=2.5kg wody o temperaturze 15

C. Obliczyć temperaturę końcową żelaza i wody.

3. Narysuj zależność temperatury od dostarczanego ciepła dla układu „(lód – woda – para)”.

4. Do m

=280g wody o temperaturze 16

C wrzucono m

=40g lodu o temperaturze 0

C. Temperatura wody po stopieniu się lodu zmniejszyła się do 4

C. Oblicz ciepło topnienia lodu.

5. Do kalorymetru zawierającego m

=0.3kg wody o temperaturze 15

C wrzucono m

=20g lodu o temperaturze -6

C. Temperatura końcowa wyniosła 9.7

C. Oblicz ciepło topnienia lodu, jeżeli równoważnik wodny kalorymetru wynosi w=50g.

6. W tafli lodu o temperaturze 0

C zrobiono miseczkowate wgłębienie. Do

tego wgłębienia wlano 0.4kg płynnego ołowiu ogrzanego do temperatury

topnienia ołowiu 327

C. Ołów ten stopił m

=0.0755kg lodu. Oblicz ciepło

topnienia ołowiu.

Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

7. W kalorymetrze miedzianym o masie m

=150g znajduje się m

=300g wody o temperaturze t=20

C. Do jakiej temperatury ogrzeje się woda w kalorymetrze, jeśli skroplimy w niej m

=10g pary wodnej o temperaturze 100

C.

8. Naczynie zawiera m

=200g wody oraz m

=20g lodu w temperaturze 0

C.

W wodzie skroplono m

=20g pary wodnej o temperaturze 100

C. Do jakiej temperatury ogrzeje się woda w tym naczyniu.

9. Jaką prędkość powinna mieć kula ołowiana o temperaturze 15

C, aby się stopiła wskutek uderzenia o tarczę? Temperatura topnienia ołowiu 327

C.

10. Młot o masie 10 kg spada na płytkę ołowiu o masie 200g z wysokości 3 m i ogrzewa ją. Po uderzeniu młot odskakuje na wysokość 20cm.

Zakładając, że płytka ta pochłonęła 100% wydzielonego ciepła obliczyć o ile stopni ogrzeje się płytka.

11. O ile zwiększy się energia wewnętrzna układu klocek – stół podczas przesuwania klocka, jeżeli masa klocka wynosi 10kg, współczynnik tarcia f=0.2, a droga przesuwania s=2m?

12. W czasie jednego cyklu pracy silnika cieplnego pobiera on ze źródła ciepło Q = 1000 J i wykonuje pracę W=250J. Jaka jest sprawność tego silnika?

13. Jaka jest sprawność silnika Carnota, jeżeli temperatura źródła jest dwa razy większa niż temperatura chłodnicy

14. Znaleźć sprawność cyklu Carnota, wykonywanego przez gaz

trójatomowy, jeżeli podczas adiabatycznego sprężania jego objętość wzrasta od 6dm

do 7 dm

.

15. Znaleźć zmianę entropii podczas krzepnięcia 1 kg rtęci w temperaturze

topnienia -39

C.