Fizika II
FIZIKA II 4. sorozat
Kiválasztott kérdések hő és a termodinamika első törvénye
1.- Mennyi szén szükséges a 40 literes tartályban lévő víz melegítéséhez 40 ° F és 180 ° F. között. Ha a felhasznált szén égési hője 6000 kcal/kg? (Egy liter víz súlya 8,34 font.) Válasz: 1,97 kg szén.
2.- Ha 0,04 kg 100 ° C-os fémet 0,15 kg vízbe teszünk 18 ° C-on, és a keverék végső hőmérséklete 20 ° C, akkor mekkora a fém fajlagos hője? Válasz: 0,094 kcal/kg $ ° C
3.- Ha 0,08 kg alumíniumot (0,212 fajlagos hővel) 100 ° C-on 0,1 kg 15 ° C-os vízbe helyezünk, akkor mi a keverék végső hőmérséklete? Válasz: 27,3 ° C
4. - Két tartályt adnak, az egyiket 80 ° F-on, a másikat 205 ° F-on. Mennyi vizet kell venni mindegyikből, hogy 200 font víz legyen 150 ° F-on? Válasz: 88 font víz 80 ° F-on és 112 lbs. 205 ° F-on.
5.- їHány kilokalória szabadul fel 7,5 kg változtatásakor. a gőztől 100 ° C-on a vízig 40 ° C-on? Válasz: 4500 kcal.
6.- Ha 2 kg 0,092 fajlagos hőmennyiséget 190 ° C hőmérsékleten 0,4 kg jégbe teszünk 0 ° C-on, akkor mi a keverék végső hőmérséklete? Válasz: 5,1 ° C.
7.- Ha 0,1 kg 130 ° C hőmérsékletű gőz kondenzálódik 2,5 kg 30 ° C hőmérsékletű vízben, amelyet 0,5 kg tömegű alumínium kaloriméter tartalmaz, akkor mi a keverék végső hőmérséklete? (Fajlagos alumíniumhő: 0,21 cal/g $ ° C; fajlagos gőzhő: 0,5 cal/g $ ° C)
Válasz: 51,1 ° C.
8.- їMilyen hosszú ideig képes működni egy 2000 CV (147x10 4 J/s) motor, aktiválva az 1 km 3 tengervíz által felszabadított energiát, ha a víz hőmérséklete 1 ° C-ra csökken, ha mindez a hő mechanikai energiává alakul ? Miért nem használják ezt a hatalmas energiatartályt? Válasz: 28 476 $ 10 5 sec = 90 év
9.- Egy ház 10 tonna szenet éget el egy fűtőberendezésben, az összes veszteség 15%. a) Hány kilokalóriát használtak fel a ház fűtésére? b) Egyes helységekben a nyári időszakban nagy víztárolókat melegítenek napsugárzás, és a tárolt energiát télen fűtésként használják fel. Számítsa ki a tárolótartály méreteit, köbös feltételezéssel, hogy az a) részben kiszámított energiával megegyező mennyiségű energiát tároljon. Tegyük fel, hogy a vizet nyáron 50 ° C-ra melegítik, télen pedig 25 ° C-ra. Válasz: a) 5,525 USD 10 4 kcal; b) tartályoldal: l3 m.
10.- Egy anyag 50 g-os mintáját 100 ° C hőmérsékleten 200 g vizet tartalmazó kaloriméterbe csepegtetjük 20 ° C-os kezdeti hőmérsékleten. A kaloriméter rézből készül, tömege 100 g. A kaloriméter végső hőmérséklete 22 ° C. Számítsa ki a minta fajlagos hőjét. Válasz: 0,107 cal/g ° C
11.- Egy nyitott üveg 500 g jeget tartalmaz -20 ° C-on. Ez az edénybe állandó, 1000 cal/perc sebességgel, 100 percig kerül. Készítsen görbét úgy, hogy felveszi az abszcisszán eltelt időt és az ordinátán a hőmérsékletet. Hagyja figyelmen kívül a tartály hőkapacitását
12.- Egy cső csatlakozik egy tartályhoz, amelyben a víz atmoszférikus nyomáson forr, kaloriméterrel. A kaloriméter tömege 150 g, ekvivalense 15 g vízben, és kezdetben 340 g vizet tartalmaz 15 ° C-on. A gőz addig kondenzálódik a kaloriméterben, amíg hőmérséklete 71 ° C-ra nem emelkedik, ezután pedig a kaloriméter tömege és tartalma 525 g. Ezekkel az adatokkal számítsa ki a víz párolgási hőjét.
Válasz: 539 cal/g.
13.- A használati melegvíz-fűtési rendszerben a víz 60 ° C hőmérsékleten éri el a radiátorokat, és 38 ° C-on jön ki. A fűtési rendszert kívánják lecserélni egy olyan gőzrendszerre, amelyben a légköri nyomáson lévő gőz kondenzálódik a radiátorokon, így 82 ° C-on marad. їHány kilogramm gőz szolgáltatja ugyanazt a hőt, amely 1 kg forró vizet szolgáltat az első telepítéskor?
Válasz: 0,0396 kg. gőz.
14 .- Hány BTU veszett el egy óra alatt egy 114 hüvelykes üvegablakon keresztül. vastag és 24 hüvelykes. x 48 hüvelyk területre, ha a külső hőmérséklet 30 ° F és a belső hőmérséklet 72 ° F? Válasz: 9880 Btu
15.- Egy 0,01 m vastag bronzdarabot az egyik oldalon 40 ° C, a másikon 30 ° C hőmérsékletnek tesznek ki. Ha 5 perc alatt 3,75 kcal-t ad át 5 cm-es területen, akkor mekkora a bronz hővezető képessége? Válasz: 0,25 kcal/m $ s $ ° C
16. Az elektromos hűtőszekrény jól szigetelt, kivéve az ajtót, amely 5 hüvelyk vastag, 2 méter széles és 4,5 méter magas. Annak érdekében, hogy a hűtőszekrény belsejében az átlagos hőmérsékletet 38 ° F-on tartsa, amikor a szobahőmérséklet 85 ° F, a motor 10 percig jár és 15 percig áll le. Hány BTU-t távolít el óránként a hűtőszekrény belsejéből, miközben a motor jár? Az ajtó átlagos hővezetési együtthatója 0,2 Btu $ in/hr $ ft 2 $ ° F. Válasz: 53 Btu/h
17.- (a) ї Mennyi a hőveszteség W/m 2 -ben egy 3,0 mm vastag üvegablakon keresztül. ha a kültéri hőmérséklet –5 ° C és a beltéri hőmérséklet + 22 ° F. b) Ha az üveg vastagsága ugyanolyan, de a két ablak között 7,5 cm-es légréssel van ellátva, akkor mekkora lesz a hőveszteség?