Примеры решения задач на определение затрат количества теплоты

Задача 1. Закрытый баллон емкостью V=10л с углекислым газом под давлением p=8МПа и температурой =7°C нагрели до =17°С. Какое количество теплоты было затрачено на нагревание углекислого газа?

Дано: V=10л Р=8МПа =7°C =17°С	СИ   V=10 . P=8 . Па	Решение Первое начало термодинамики +A, где A=0, т.к. баллон был закрыт. , Значит . Затраченное количество теплоты идет на увеличение внутренней энергии газа. ∆U= R∆T, где i=6 – число степеней свободы трехатомной молекулы углекислого газа СО2. Из уравнения Клапейрона-Менделеева выражаем .
Q - ?

Теперь _.

Ответ: На нагревание углекислого газа затрачено Дж теплоты.

Задача 2. 2,5г хлороформа разлили при температуре кипения (61°С). Найти количество теплоты, затраченное на испарение хлороформа и изменение энтропии при испарении. Удельная теплота парообразования хлороформа r=2,57^. Дж/кг

Дано: r=2,57. Дж/кг m=2,5г t=61°C	СИ m=2,5. кг T=t+273=334 К	Решение В процессе испарения температура хлороформа не изменяется Т= const. Количество теплоты, необходимоедля испарения массы m жидкости ∆Q = rm; ∆Q =2,57. 2,5. =6,43. Дж Изменение энтропии ; Дж/К
∆Q- ? ∆S - ?

Ответ: На испарение хлороформа затрачено ∆Q=6,43^. Дж теплоты, изменение энтропии при испарении ∆S=19,2 Дж/К.

Задачи

4.1. В автоклаве объемом V=8л находилось m=0,1кг воды, которая при температуре t=200°С превратилась в пар. Найти давление пара внутри автоклава.

4.2. Определить значения молярных теплоемкостей при V=const и при P=const, т.е. и , а также отношение для углекислого газа СО₂.

4.3.Насколько изменится внутренняя энергия водяного пара при нагревании его от 20°С до 100°С, если масса пара m=2г?

4.4. Какое количество теплоты нужно сообщить m=15г кислорода, чтобы нагреть его на ∆t=100° при постоянном объеме.

4.5. Один киломоль азота нагревают при постоянном давлении от до . Найти: 1) изменение внутренней энергии ∆U, 2) работу расширения A, 3) количество теплоты, сообщенного азоту .

4.6. Азот массой m=28г нагревают от =20°C до =120°C при постоянном давлении. Найти работу расширения азота.

4.7. Для лечения мастита на вымя коровы накладывают парафин при =70°С. Удельная теплоемкость парафина с=3,23 ^. Дж/кг ^. К. Температура вымени =38°С. Вычислить массу парафина, если надо передать ∆Q=185^. Дж тепла.

4.8. Какое количество теплоты затратит человек на парообразование, если за сутки он выделяет m=0.5кг пота? Масса человека M=70кг. Удельная теплопродукция его q=1.6 Дж/кг^.с. Удельная теплота парообразования r=2,45^. Дж/кг. Найти количество теплоты , выделяемое человеком за сутки.

4.9. Удельная теплопродукция взрослого человека q=1,6 Дж/кг^.с. Сколько теплотыв годвыделит человек при средней мышечной нагрузке? Масса человека m=75кг?

4.10. Какое количество эфира, находящегося при температуре кипения, должно испариться, чтобы энтропия увеличилась на ∆S=200 Дж/К? Температура кипения эфира t=34,8°С? Удельная теплота парообразования эфира Дж/кг.

4.11. Определить увеличение энтропии, обусловленное выделением тепла лошадью за 1 час, если удельная теплопродукция лошади q=0,547 Дж/кг^.с, масса лошади m=450кг, температура ее тела t=37°С.

4.12. Вычислить увеличение энтропии в результате потоотделения человека, если за 1 час человек в среднем выделяет m=20г пота. Температура тела t=37°С, удельная теплота парообразования Дж/кг.

4.13. Одноатомный идеальный газ совершил при адиабатном расширении работу А=20кДж. Как при этом изменилась его внутренняя энергия ∆U?

Ответы 4. Основы термодинамики

4.1.27,3^.10⁵ Па.4.2.24,93 ; 33,24 ; 1,33.4.3.222 Дж.

4.4. 974 Дж.4.5.831Дж.4.6.2,1^.10⁶ Дж; 0,83^.10⁶ Дж; 2,93^.10⁶ Дж.

4.7.1,8 кг. 4.8.1,23 ^.10⁶ Дж; 9,7 ^.10⁶ Дж. 4.9.3,78^.10⁹ Дж.4.10.0,173 кг.

4.11.2,86^.10³ .4.12.158 .4.13. -20 кДж.