Урок 127 (осн). Задачи на уравнение теплового баланса - 1

• Обсуждение явлений парообразования, конденсации, плавления и кристаллизации.  

• Решение задач на уравнение теплового баланса в течение трех уроков.  

• Решение задач с кристаллизацией, плавлением, парообразованием и конденсацией.  

• Домашнее задание по Кирику для восьмого класса.  

• В калориметре находится кипяток массой 2 кг.  

• Нужно поместить лед температурой 0°C, чтобы понизить температуру до 20°C.  

• Теплоемкость калориметра 600 Дж/°C.  

• Лед начинает таять, устанавливается тепловое равновесие при 20°C.  

• Теплоемкость калориметра 600 Дж/°C, удельная теплоемкость воды 4.2 кДж/кг°C.  

• Количество теплоты, полученное водой, калориметром и льдом, равно нулю.  

• Количество теплоты, полученное водой: удельная теплоемкость воды * масса воды * разность температур.  

• Количество теплоты, полученное калориметром: теплоемкость калориметра * разность температур.  

• Количество теплоты, полученное льдом: удельная теплота плавления льда * масса льда + удельная теплоемкость воды * масса льда * разность температур.  

• Перенос слагаемых в правую часть уравнения.  

• Выражение массы льда через удельную теплоемкость воды, теплоемкость калориметра и разность температур.  

• Подстановка значений и вычисление массы льда.  

• Масса льда составляет 1.7 кг.  

• В калориметр нужно поместить 1.7 кг льда.  

• Смесь из 5 кг льда и 15 кг воды нужно нагреть до 80°C.  

• Пропускание водяного пара при 100°C для нагрева.  

• Определение необходимого количества пара.  

• В уравнении теплового баланса участвуют три тела: лед, вода и пар.  

• Количество теплоты, полученное льдом, складывается из теплоты плавления и нагрева воды до равновесной температуры.  

• Количество теплоты, полученное водой, равно удельной теплоемкости воды, умноженной на разность температур.  

• Пар конденсируется, превращаясь в воду, и охлаждается до равновесной температуры.  

• Количество теплоты, связанное с конденсацией, равно удельной теплоте конденсации, умноженной на массу пара.  

• Вода, образовавшаяся из пара, получает количество теплоты, равное удельной теплоемкости воды, умноженной на разность температур.  

• Переносим слагаемые в правую часть уравнения с переменой знака.  

• Выносим общий множитель удельной теплоемкости воды за скобки.  

• Выражаем массу пара через удельную теплоту парообразования и удельную теплоемкость воды.  

• Подставляем значения удельной теплоемкости и массы льда и воды.  

• Проверяем единицы измерения и сокращаем градусы Цельсия.  

• Рассчитываем массу пара с помощью калькулятора.  

• Медная деталь нагревается до 720°C и погружается в воду при 18°C.  

• Вода нагревается до 100°C и 75 г воды превращаются в пар.  

• Определяем массу детали, используя уравнение теплового баланса.  

• Находим массу деталей, используя удельную теплоемкость воды и меди.  

• Разделяем левую и правую части на скобку, чтобы получить дробь.  

• В числителе: удельная теплоемкость воды, масса воды, изменение температуры, удельная теплота парообразования.  

• В знаменателе: удельная теплоемкость меди, разность температур.  

• Подставляем значения: удельная теплоемкость воды 4.2 кДж/кг°C, масса воды 1.75 кг, изменение температуры 82°C.  

• Удельная теплота парообразования 2300 кДж/кг, масса пара 0.075 кг.  

• Удельная теплоемкость меди 400 Дж/кг°C, разность температур 620°C.  

• Сокращаем градусы Цельсия, оставляя килоджоули на килограмм.  

• В числителе остаются килоджоули, в знаменателе килоджоули на килограмм.  

• Ответ будет в килограммах.  

• Умножаем числитель на знаменатель: 4.2 * 1.75 * 82 + 2300 * 0.075.  

• Переводим в десятичное представление: 3.1 кг.  

• Ответ: масса деталей составляет 3.1 кг.  

• Проверяем, поместится ли деталь в воду.  

• Находим объем детали: 3100 г / 8.9 г/см³ ≈ 350 см³.  

• Объем воды 1750 см³, деталь помещается.  

• Задача сформулирована корректно.