2.  Q  –  теплопередача. 

ΔU= A + Q          Q = ΔU + A',

где  А работа внешних тел над системой, А' работа системы над внешними телами.

А' = - А,

Для любого тела

1.  Теплопередача

    1. Теплопроводность  (от молекулы к молекуле)

    2. Конвекция (потоками вещества)

    3. Излучение (инфракрасные лучи)

1) Q = cmΔT – нагрев, охлаждение, где с – удельная теплоемкость тела

2) Q = λm – плавление, кристаллизация,  где λ - удельная теплота плавления 

3) Q = rm  – парообразование, конденсация,  где  r - удельная теплота парообразования   

4) Q = qm – сгорание топлива,  где q – удельная теплота сгорания топлива

Первый закон термодинамики -  Изменение внутренней энергии системы при пе­реходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, пере­данного системе

Другая формулировка закона: Количество теплоты, переданное системе, идет на изме­нение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами: Q = ΔU + A'          ∆U = Q – A

Второй закон термодинамики -  невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии от холодного тела к горячему (сформулировал этот закон Р. Клаузиус).

КПД тепловых двигателей.

КПД  реальной тепловой машины    

Q₁ – количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя,

Q₂– количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику.

КПД  идеальной тепловой машины (рабочее тело – идеальный газ)

 Задачи:

1(А) Какова внутренняя энергия 20 моль одноатомного газа при 27°С?

Указание: использовать формулу  , не забудьте о переводе температуры в Кельвины.

1) 74,8 кДж                     3) 6,73 кДж        2) 7479 Дж                      4) 50 кДж

2(A) Сравнить внутренние энергии аргона и гелия при одинаковых температурах. Массы  газов одинаковы.

1) равны                        3) 1/10             2) 1/40                           4) 2/5

Указание: записать выражение для внутренней газов  через температуру и затем разделить уравнения  друг на друга.

3(A) Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объемом 60 м³ при давлении 100 кПа?

1) 1·10⁶ Дж                   3) 3·10⁶ Дж               2) 6·10⁶ Дж                   4) 9·10⁶ Дж

 Указание: использовать формулу нахождения внутренней энергии через давление и объем

4(A) Какое количество теплоты необходимо затратить для нагревания стального резца массой 400 г с удельной теплоемкостью с = 500  Дж/кг К от 20°С до 1300°С?

1) 256 МДж                   3) 256 кДж              2) 260 кДж                    4) 260 МДж

Указание: использовать формулу для расчета Q при нагреве тела.

5(A) Какое количество теплоты необходимо для плавления 240 г олова, взятого при температуре плавления? Удельная теплота плавления олова   λ = 60 кДж/кг.

1) 14,4  кДж                   3) 144 Дж             2) 14,4 Дж                      4) 14,4 МДж

Указание: использовать формулу для расчета Q при плавлении.

6(A) Какое количество теплоты требуется для превращения воды массой 2 кг, взятой при температуре 20°С, в пар, имеющий температуру 100°С? (L = 2,3∙10⁶ Дж/кг; с=4200Дж/кг ºС)

1) 2·10⁶ Дж                   3) 6,72·10⁵ Дж        2) 5,3·10⁶ Дж                4) 9,3·10⁶ Дж

Указание: общее количество теплоты израсходованной энергии:Q = Q₁ + Q₂

Q₁ = cm(t_K – t₁) – энергия, необходимая для нагревания воды от 20°С до 100°С .

Q₂ = Lm – энергия, необходимая для превращения воды в пар без изменения ее температуры.

7(А) При полном сгорании дров выделилось 50000 кДж энергии. Какая масса дров сгорела? (q = 10 МДж/кг)    1) 10 кг   2) 2 кг 3) 50 кг           4) 5 кг

Указание: выразить массу из формулы для расчета Q при сгорании.

8(А) В ванне вместимостью 400 л смешали холодную воду при температуре 10°С и горячую при температуре 60°С. В каких объемах ту и другую воду надо взять, чтобы температура установилась 40°С?

1) V_г =  160л,V_х = 240 л           2) V_г = 240 л,V_х = 160 л                     

3) V_г = 250 л,V_х = 150 л          4) V_г = 300 л,V_х = 100 л

Указание: 1) Найти количество теплоты, отданное горячей водой

2) Найти количество теплоты, полученной холодной водой

3) Записать уравнение теплового баланса

 9(А) По графику, изображенному на рисунке, определите работу, совершенную газом при переходе из состояния 1 в состояние 2.          

1) 6·10⁵ Дж         2) 18·10⁵ Дж

3)2·10⁵   Дж        4) 15·10⁵ Дж

Указание: работу газа можно найти двумя способами: по формуле работы или как площадь прямоугольника на графике.

10(А) Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты 300 Дж, а внешние силы совершили над ним работу 500 Дж?

1) 800 Дж                     3) 400 Дж                2) 100 Дж                     4) 200 Дж

Указание: запишите первый закон термодинамики для данных условий         

11(А) Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, а отдает холодильнику энергию 800 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?

1)  50 %          2)  80 %          3) 40%            4) 20%

Указание: запишите формулу для нахождения КПД теплового двигателя.

12(В) Смешали две жидкости одинаковой массы с одинаковыми удельными теплоемкостями но разной температуры: температура первой жидкости 250К, температура второй   350К. Определите  температуру образовавшейся смеси в °С. Потерями тепла пренебречь.

Указание: запишите уравнение теплового баланса для двух жидкостей, правильно выразите Δt и из полученного выражении выразите неизвестную величину.

13(В) Инертный  газ количеством 1 моль сжали, совершив работу 100Дж, а затем охладили. В  результате этого температура газа понизилась на 20°С. Какое количество теплоты отдал газ? Ответ округлите до целых.                                                              

  Указание: запишите первый закон термодинамики  и формулу для нахождения одноатомного газа.

Критерии оценки:

Домашнее задание:

Задачи:

1. Смешали 39л воды при 20⁰С и 21 л воды при 60⁰С. Определите температуру смеси.

2. Чугунный брусок массой0,2 кг, предварительно нагретый, опускают в сосуд, содержащий 0,8 кг керосина при 15⁰С. Окончательная температура керосина установилась 20⁰С. Определить первоначальную температуру.

3. Свинцовая пуля, летящая со скоростью 200м/с, попадает в земляной вал. На сколько повысилась температура пули, если 78% кинетической энергии пули превратилось во внутреннюю энергию?