Параграф 21 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)

Задача

В пробирку нальем немного воды, затем плотно закроем ее пробкой и нагреем воду до кипения. Под давлением пара пробка выскочит и поднимется вверх. Пар расширяясь совершил работу – вытолкнул пробку.
2. Какие превращения энергии происходят в опыте, изображённом на рисунке 41?
Проделаем следующий опыт. Пробирку с водой закроем пробкой и укрепим в специальном держателе (рис. 41). Будем нагревать воду. Когда она закипит, образовавшийся пар совершит работу и выбьет пробку.
Рассмотрим энергетические преобразования, которые произошли. При сгорании спирта в нагревателе выделяется некоторое количество теплоты.
Часть этой энергии спиртовка передаёт воде. Вода в пробирке нагревается до кипения и превращается в пар. При этом затрачивается количество теплоты.
Расширяясь, пар совершает механическую работу. При этом пробке сообщается кинетическая энергия.
3. Какие двигатели называют тепловыми?
Тепловыми двигателями называются устройства, которые внутреннюю энергию топлива превращают в механическую работу.
Обсуди с товарищами.
1. Какое преобразование энергии лежит в основе работы тепловых двигателей?
В основе работы тепловых двигателей лежит процесс парообразования. Энергия топлива сначала переходит в энергию газа. Газ совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию.
2. Можно ли механическую энергию полностью превратить во внутреннюю?
Полностью превратить механическую энергию во внутреннюю невозможно. Всегда есть потеря энергии.
Упражнение 19
Керосин какой массы надо сжечь, чтобы выпарить 100 г воды, взятой при температуре 50 °С?
Решение:
Q1=Q2
Q1 = qk *m2
Q2 = L*m1+ cВ*m1* (tкип-t)
qk *m2 = L•m1+ cВ*m1* (tкип-t)
m_2=(m_1 L+c_B m_1 (t_кип-t))/q_k
m_1=(0.1*2.3*?10?^6+4200*0.1*(100-50))/5.4*10^(-3) =5.4*10^(-3) кг
Ответ: 5.4*10^(-3) кг

Подробный ответ

Решение

1. Нагреем в пробирке немного воды, плотно закроем её пробкой и доведём воду до кипения. Образующийся пар расширяется и выталкивает пробку вверх. Значит, нагретый пар может совершать механическую работу.

2. В опыте происходят такие превращения энергии: энергия топлива при сгорании переходит во внутреннюю энергию нагревателя, затем — в теплоту, получаемую водой. Вода превращается в пар, а пар, расширяясь, совершает механическую работу, сообщая пробке кинетическую энергию.

3. Тепловыми двигателями называют устройства, которые превращают внутреннюю энергию топлива в механическую работу.

В основе работы тепловых двигателей лежит превращение энергии топлива в энергию нагретого газа или пара, который, расширяясь, совершает работу. Полностью превратить механическую энергию во внутреннюю невозможно: часть энергии всегда рассеивается, например, на нагрев окружающих тел.

Решение упражнения 19

Дано:

$$m_1=100\ \text{г}=0{,}1\ \text{кг}$$
$$t=50^\circ\text{C}$$
$$t_{\text{кип}}=100^\circ\text{C}$$
$$c=4200\ \text{Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)}$$
$$L=2{,}3\cdot10^6\ \text{Дж/кг}$$
$$q=4{,}6\cdot10^7\ \text{Дж/кг}$$

Найти: $$m$$ — масса керосина.

Ход решения:

Количество теплоты, необходимое для нагревания воды до кипения и её испарения:

$$Q=cm_1(t_{\text{кип}}-t)+Lm_1$$

Это тепло должно выделиться при сгорании керосина:

$$Q=qm$$

Тогда

$$qm=cm_1(t_{\text{кип}}-t)+Lm_1$$

$$m=\frac{cm_1(t_{\text{кип}}-t)+Lm_1}{q}$$

Подставим значения:

$$m=\frac{4200\cdot0{,}1\cdot(100-50)+2{,}3\cdot10^6\cdot0{,}1}{4{,}6\cdot10^7}$$

$$m=\frac{21000+230000}{4{,}6\cdot10^7}=\frac{251000}{4{,}6\cdot10^7}\approx5{,}46\cdot10^{-3}\ \text{кг}$$