Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением; температура, при которой происходит этот процесс, называют температурой плавления. Она зависит от давления. При атмосферном давлении лед плавится при 0°С, железо при 1539°С, ртуть при -39°С, вольфрам при 3410°С.
Для плавления вещества необходимо затратить энергию, т. е. cообщить веществу некоторое количество теплоты. Это объясняется тем, что для высвобождения молекул твердого тела из их фиксированных положений необходимо совершить работу против действующих сил межмолекулярного притяжения.
Если в кипящую воду поставить пробирку с нафталином, он будет плавиться при 78°С и в течение времени плавления его температура не изменится (горизонтальный участок графика). Когда нафталин находится в твердом состоянии или когда он весь стал жидкостью, его температура монотонно возрастает.
Количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг вещества из твердого состояния в жидкое, называют удельной теплотой плавления. Ее единица измерения Дж/кг или ккал/кг. Удельная теплота плавления льда 3,33 105 Дж/кг ( 79,7 ккал/кг).
Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют отвердеванием или кристаллизацией. Вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. В течение процесса отвердевания температура вещества не изменяется. Это видно на графике зависимости температуры нафталина от времени его охлаждения. Горизонтальный участок графика соответствует процессу кристаллизации нафталина при 78°С.
При отвердевании вещества происходит выделение энергии. Так как внутренняя энергия вещества при переходе из жидкого состояния в твердое уменьшается, избыточная внутренняя энергия выделяется в виде тепла и восполняет потерю энергии вследствие охлаждения. При отвердевании кристаллического вещества выделяется точно такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении.
Удельная теплота кристаллизации - количество теплоты, выделяемое при кристаллизации 1 кг вещества. Удельная теплота кристаллизации равна по абсолютной величине удельной теплоте плавления. При превращении 1 кг воды в лед выделяется энергия 333 кДж.
Задача: Какое количество теплоты должен отнять холодильник у 1 кг воды, чтобы охладить его от +20°С до -20°С?
Решение: Q=mC1(t1- t0)+ mL+mC2(t0- t2)=110 ккал, где m=1кг - масса, С1=1 ккал/кг - удельная теплоемкость воды, t1=20° - начальная температура воды, t0=0°C - температура отвердевания воды, L(лямбда)=80 ккал/кг - удельная теплота отвердевания воды, С2=0,5 ккал/кг - удельная теплоемкость льда, t2=-20°C - конечная температура льда.
1) Кран поднимал груз вертикально вверх, мы имеем право высоту h обозначить как путь S, это нам понадобится потом. для начала найдём силу:
F = mg = 1500 * 10 = 15000 H
2) Теперь из формулы работы выразим S и найдём его:
A = FS => S = \frac{A}{F} = \frac{22500}{15000} = 1,5 метра
ответ: 1,5 метра
2.Дано: h=5 м, V=0,6 м3, ρ=2500 кг/м3, A−?
Так как на камень действует две силы, Fa и Fт,
то найдем разность:
F=Fт-Fа=m*g(вместо Fт)- po*g*v(вместо Fа)
Масса камня тут будет равняться m=po*v= 2500 кг/м3 * 0,6м3= 1500 кг.
Потом F= m*g(вместо Fт)- po*g*v(вместо Fа)= 1500*9.8Н/кг-1000кг*9,8Н/кг*0,6м3=14700Н-5880Н=8820Н
Далее найдем работу по формуле A=F*h, отсюда мы получаем:
A=8820Н*5м=44100Дж=44,1кДж
ответ:A=44,1кДж
3.Мощность двигателя подъемной машины равна N=4 кВт. Какой груз она может поднять на высоту h=15 м в течении t=2 мин.
m - ?
A= m*g*h
A= N*t
m=N*t/g*h=4000*120/10*15=3200 кг =3,2 т - ответ
4.V = 200 м3.
ρ = 1000 кг/м3.
h 10 м.
t = 5 мин = 300 с.
g = 10 м/с2.
КПД = 40%.
Nз - ?
КПД насоса, который поднимает воду, показывает, какой процент затраченной механической работы Аз насоса при подъёме воды переходит в полезную работу Ап.
КПД = Ап * 100 % / Аз.
Полезную работу насоса Ап выразим формулой: : Ап = m * g * h , где m – масса поднятой воды, h – высота подъёма воды, g – ускорение свободного падения.
Затраченную работу Аз насоса выразим формулой: Аз = Nз * t, где Nз – мощность, которую развивает насос, t – время подъёма воды..
КПД = m * g * h * 100 % / Nз * t.
Nз = m * g * h * 100 % / КПД * t.
Массу воды m, которую подняли, выразим формулой: m = ρ * V, где ρ – плотность воды, V – объем поднятой воды.
Nз = ρ * V * g * h * 100 % / КПД * t.
Nз = 1000 кг/м3 * 200 м3 * 10 м/с2 * 10 м * 100 % / 40 % * 300 с = 166666,7 Вт.
ответ: при подъёме воды насос развивает мощность Nз = 166666,7 Вт.
Объяснение:
Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением; температура, при которой происходит этот процесс, называют температурой плавления. Она зависит от давления. При атмосферном давлении лед плавится при 0°С, железо при 1539°С, ртуть при -39°С, вольфрам при 3410°С.
Для плавления вещества необходимо затратить энергию, т. е. cообщить веществу некоторое количество теплоты. Это объясняется тем, что для высвобождения молекул твердого тела из их фиксированных положений необходимо совершить работу против действующих сил межмолекулярного притяжения.
Если в кипящую воду поставить пробирку с нафталином, он будет плавиться при 78°С и в течение времени плавления его температура не изменится (горизонтальный участок графика). Когда нафталин находится в твердом состоянии или когда он весь стал жидкостью, его температура монотонно возрастает.
Количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг вещества из твердого состояния в жидкое, называют удельной теплотой плавления. Ее единица измерения Дж/кг или ккал/кг. Удельная теплота плавления льда 3,33 105 Дж/кг ( 79,7 ккал/кг).
Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют отвердеванием или кристаллизацией. Вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. В течение процесса отвердевания температура вещества не изменяется. Это видно на графике зависимости температуры нафталина от времени его охлаждения. Горизонтальный участок графика соответствует процессу кристаллизации нафталина при 78°С.
При отвердевании вещества происходит выделение энергии. Так как внутренняя энергия вещества при переходе из жидкого состояния в твердое уменьшается, избыточная внутренняя энергия выделяется в виде тепла и восполняет потерю энергии вследствие охлаждения. При отвердевании кристаллического вещества выделяется точно такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении.
Удельная теплота кристаллизации - количество теплоты, выделяемое при кристаллизации 1 кг вещества. Удельная теплота кристаллизации равна по абсолютной величине удельной теплоте плавления. При превращении 1 кг воды в лед выделяется энергия 333 кДж.
Задача: Какое количество теплоты должен отнять холодильник у 1 кг воды, чтобы охладить его от +20°С до -20°С?
Решение: Q=mC1(t1- t0)+ mL+mC2(t0- t2)=110 ккал, где m=1кг - масса, С1=1 ккал/кг - удельная теплоемкость воды, t1=20° - начальная температура воды, t0=0°C - температура отвердевания воды, L(лямбда)=80 ккал/кг - удельная теплота отвердевания воды, С2=0,5 ккал/кг - удельная теплоемкость льда, t2=-20°C - конечная температура льда.
Иней - кристаллы воды
1.Дано: A = 22500 Дж, m = 1500 кг
Найти: h-?
1) Кран поднимал груз вертикально вверх, мы имеем право высоту h обозначить как путь S, это нам понадобится потом. для начала найдём силу:
F = mg = 1500 * 10 = 15000 H
2) Теперь из формулы работы выразим S и найдём его:
A = FS => S = \frac{A}{F} = \frac{22500}{15000} = 1,5 метра
ответ: 1,5 метра
2.Дано: h=5 м, V=0,6 м3, ρ=2500 кг/м3, A−?
Так как на камень действует две силы, Fa и Fт,
то найдем разность:
F=Fт-Fа=m*g(вместо Fт)- po*g*v(вместо Fа)
Масса камня тут будет равняться m=po*v= 2500 кг/м3 * 0,6м3= 1500 кг.
Потом F= m*g(вместо Fт)- po*g*v(вместо Fа)= 1500*9.8Н/кг-1000кг*9,8Н/кг*0,6м3=14700Н-5880Н=8820Н
Далее найдем работу по формуле A=F*h, отсюда мы получаем:
A=8820Н*5м=44100Дж=44,1кДж
ответ:A=44,1кДж
3.Мощность двигателя подъемной машины равна N=4 кВт. Какой груз она может поднять на высоту h=15 м в течении t=2 мин.
m - ?
A= m*g*h
A= N*t
m=N*t/g*h=4000*120/10*15=3200 кг =3,2 т - ответ
4.V = 200 м3.
ρ = 1000 кг/м3.
h 10 м.
t = 5 мин = 300 с.
g = 10 м/с2.
КПД = 40%.
Nз - ?
КПД насоса, который поднимает воду, показывает, какой процент затраченной механической работы Аз насоса при подъёме воды переходит в полезную работу Ап.
КПД = Ап * 100 % / Аз.
Полезную работу насоса Ап выразим формулой: : Ап = m * g * h , где m – масса поднятой воды, h – высота подъёма воды, g – ускорение свободного падения.
Затраченную работу Аз насоса выразим формулой: Аз = Nз * t, где Nз – мощность, которую развивает насос, t – время подъёма воды..
КПД = m * g * h * 100 % / Nз * t.
Nз = m * g * h * 100 % / КПД * t.
Массу воды m, которую подняли, выразим формулой: m = ρ * V, где ρ – плотность воды, V – объем поднятой воды.
Nз = ρ * V * g * h * 100 % / КПД * t.
Nз = 1000 кг/м3 * 200 м3 * 10 м/с2 * 10 м * 100 % / 40 % * 300 с = 166666,7 Вт.
ответ: при подъёме воды насос развивает мощность Nз = 166666,7 Вт.