- Преподавателю
- Классному руководителю
- Урок по физике по теме Решение задач по теме «Основы термодинамики»
Урок по физике по теме Решение задач по теме «Основы термодинамики»
Раздел | Классному руководителю |
Класс | - |
Тип | Конспекты |
Автор | Самойлова С.А. |
Дата | 16.02.2015 |
Формат | doc |
Изображения | Есть |
Урок № 92
Решение задач по теме «Основы термодинамики»
Цели урока:
-
Повторить основные формулы.
-
Научиться применять полученные знания для решения задач.
-
Провести анализ полученных результатов.
Ход урока:
1. Оргмомент
2. Актуализация опорных знаний
Основные формулы
-
Уравнение состояния идеального газа
(Менделеева - Клапейрона)
2. Внутренняя энергия
3. Работа газа
4. Работа внешних сил
нагревание
горение
5. Количество теплоты
плавление
парообразование
3. Решение задач
Задача 1. В стальном баллоне находится гелий массой 0,5 кг при температуре 10 0С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 30 0С?
Дано: "СИ" Решение.
m = 0,5 кг
t1 = 100С T1 = 283 0K
t2 = 300C T2 = 3030K
M = 4*10-3 кг/моль
R = 8,31 Дж/моль К
ΔU - ? Найдём изменение внутренней энергии:
Ответ: ΔU =31,2 Дж.
Задача 2. Какова внутренняя энергия 5 моль кислорода при 10 0С?
Дано: "СИ" Решение.
n = 5 моль Кислород О2 - двухатомный газ.
t = 10 0C 283 0K
R = 8,31 Дж/моль К
U - ?
Ответ: U = 1,04 кДж
Задача 3. Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объёмом 50 м3 при давлении 60 кПа?
Дано: "СИ" Решение.
V = 50 м3
р = 80 кПа 8∙104 Па
U - ?
Ответ: U = 6МДж
Задача 4. На рисунке приведён график зависимости давления газа от объёма. Найдите работу газа при расширении.
Решение. Газ расширяется изобарно, поэтому работа газа:
Значения р, V1 и V2 найдём из графика:
р = 7∙105 Па
V1 = 2∙10-3 м3
V2 = 9∙10-3 м3. Тогда:
А' = pΔV = p(V2 - V1).
Ответ: А' = 4,9 кДж
Задача 5. Какую работу совершает идеальный газ в количестве 2 моль при его изобарном нагревании на 5 0С?
Дано: "СИ" Решение.
ν= 2 моль
p = const
Δt = 5 0C ΔT = 5 0K
R = 8,31 Дж/мольК
А - ?
Ответ: А' = 83,1 Дж
Задача 7. Для приготовления ванны вместимостью 200 л смешали холодную воду при температуре 10 0С с горячей водой при температуре 60 0С. Какие объёмы той и другой воды надо взять, чтобы температура установилась 40 0С?
Дано: "СИ"
V = 200 л 0,2 м3
t1хол = 10 0С T1хол = 283 0К
t2гор = 60 0С T2гор = 333 0K
t = 40 0C T = 313 0K
ρ = 103 кг/м3
с = 4200Дж/кг0К
V1 - ?
V2 - ?
Примечание: холодную и горячую воду можно рассматривать как замкнутую систему тел, так как при данных условиях нет теплообмена с окружающей средой.
Решение.
Количество теплоты, полученное холодной водой:
Количество теплоты, отданное горячей водой:
или
Уравнение теплового баланса:
Ответ: V1 = 80 л, V2 = 120 л
Задача 8. В сосуд, содержащий воду массой 1,5 кг при температуре 15 0С, впускают водяной пар массой 200 г при температуре 100 0С. Какая общая температура установится после конденсации пара?
Дано: "СИ" Решение.
m1 = 1,5 кг Количество теплоты, выделившееся
m2 = 200 г 0,2кг при конденсации пара:
t1 = 15 0C 288 0К Количество теплоты, выделившееся при
t2 = 100 0C 373 0К охлаждении воды, полученной из пара:
c = 4200 Дж/кг∙0К Количество теплоты, полученное
r = 2,3∙106 Дж/кг холодной водой:
t - ?
Запишем уравнение теплового баланса:
или
Преобразуем выражение и выразим конечную температуру t.
Ответ: t = 57 0C
4. Итог урока, домашнее задание.