Параграф 21 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)
- Как экспериментально подтвердить возможность совершения механической работы нагретым паром?
- Какие превращения энергии происходят в опыте, изображённом на рисунке 41? 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.
- Какие двигатели называют тепловыми?
Обсуди с товарищами.
- Какое преобразование энергии лежит в основе работы тепловых двигателей?
- Можно ли механическую энергию полностью превратить во внутреннюю?
Упражнение 19. Керосин какой массы надо сжечь, чтобы выпарить $$100\ \text{г}$$ воды, взятой при температуре $$50\,^\circ\text{С}$$?
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:
$$m=\frac{4200\cdot0{,}1\cdot(100-50)+2{,}3\cdot10^6\cdot0{,}1}{4{,}6\cdot10^7}$$
$$m=\frac{21000+230000}{4{,}6\cdot10^7}=\frac{251000}{4{,}6\cdot10^7}\approx5{,}46\cdot10^{-3}\ \text{кг}$$
Ответ: $$5{,}4\cdot10^{-3}\ \text{кг}$$
