Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абражевич Э.Б. -> "Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика " -> 8

Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика - Абражевич Э.Б.

Абражевич Э.Б., Иванов Д.А., Кириченко А.В. Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика — М.: МЭИ, 1997. — 56 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikamolekulyafizikaitermodinamika1997.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 17 >> Следующая

ация в твер

Все фазовые переходы происходят при постоянной температуре и характеризуются скачкообразным изменением внутренней энергии, причем в переходах I- III вещество поглощает тепло, а в

24 переходах IV - VI отдает тепло. Изменения внутренней энергии при плавлении, кипении и возгонке называют удельными теплотами этих фазовых переходов:

где г, X и у - соответственно удельные теплоты плавления, кипения и возгонки, единица измерения которых - Дж/кг.

Если нагрев вещества происходит без изменения агрегатного состояния вещества, то можно ввести понятие удельной теплоемкости вещества в данном агрегатном состоянии суд. Удельной теплоемкостью назовем изменение удельной внутренней энергии вещества при нагревании его на 1 К. Формула для определения Суд имеет вид

где Q - количество теплоты, ушедшей на изменение внутренней энергии т килограммов вещества при нагреве на А7" градусов.

Чтобы нагляднее определить смысл понятий удельных теплот и теплоемкостей, произведем следующий опыт: будем равномерно сообщать тепло льду, взятому при температуре T0 < ТПл , чтобы в результате получить водяной пар при температуре Гк > Гкип. Результаты эксперимента характеризуются двумя графиками -зависимостью температуры вещества от времени (рис.15, а) и зависимостью удельной внутренней энергии от температуры (рис.15, б).

Г = (Tnn)-и™ (Tmi); У =^(Tefi)-U^(Tefi),

с,

Q

уд тАТ'

T0 ¦< ^

: а\

^->

О

а

О T0 Гпл Гкип Tk T б

Рис.15

25 Горизонтальные участки графика на рис.15, а соответствуют плавлению льда и кипению воды. При равномерном сообщении

A h

тепла отношение промежутков времени —- равно отношению

Ar1

X

удельных теплот фазовых переходов —. На графике 15, б удель-

т

ные теплоемкости льда, воды и пара равны тангенсам углов наклона графика к оси температуры:

Су7 =Iga1, =tga2, CjEp= tga3.

При нахождении тангенсов углов наклона графика (в физике -это размерная величина) в соответствующих треугольниках значения катетов должны быть выражены в единицах СИ. Тогда определенная таким образом суд будет иметь нужную размерность [Дж/(кг К)]. Удельные теплоты фазовых переходов г и Л показаны на графике 15, б как скачки удельной внутренней энергии при температурах Tk и Tm.

Уравнение теплового баланса

Если привести в контакт два тела с различными температурами так, чтобы отсутствовали потери энергии в окружающую среду, то суммарная внутренняя энергия системы не изменится. Уравнение вида

U = Const или A U = O называют уравнением теплового баланса.

Поясним сказанное примером. Водяной пар массой т\, взятый при температуре Т\ (71 > Гкип), впускают в теплоизолированный сосуд, где находится лед массой mi при температуре Тг (Ti < Т1Ш). Необходимо определить температуру T воды в сосуде после установления теплового равновесия, если удельные теплоемкости пара, воды и льда равны с\, сі и сз, а удельные теплоты плавления и парообразования равны г и А .

Уравнение теплового баланса для системы приобретет вид m\c\(Tim - Т\) + (-W1A) + тхс2(Т - Гкип) +

+тгсг(тт - т2) + щ? + m2c2(T~Tm) = О-Отметим, что три первых слагаемых уравнения -отрицательные величины, а три последних - положительные.

26 5.1. Тепловое расширение твердых тел и жидкостей

5.1. Коэффициент объемного расширения воды для двух интервалов температур : ?\ = -3,3- IO-5K"1 ( 0 °С < t < 4 °С ); ?i= 4,810-5 К-1 ( 4 °С < t < 10 °С ). Найдите объем V2 воды при ti = = 10 °С, если при t\ = 0 °С объем воды Fi = 1 л.

5.2. Найдите плотность ртути при температуре 100 °С, если при 20 0C ее плотность равна р = 1,36-104 кг/м3, а коэффициент объемного расширения ртути ?= 0,18-IO-3К-'.

5.3. Нефть на складе хранится в цилиндрической емкости, имеющей высоту / = 8 м. При температуре t\ = -5 °С уровень нефти не доходит до верхнего края емкости на 30 см. Выльется ли нефть при повышении температуры до t2 = +30 °С ? Коэффициент объемного расширения нефти ? = МО"3 КРасширением емкости пренебречь.

5.4. В железный бидон вместимостью Fo = 10 л налит до самого верха керосин при t\ =5 °С. Какой объем керосина вытечет, если поместить бидон в комнате, где температура h = 20 °С ? Расширение бидона не учитывать, коэффициент объемного расширения керосина ? = IlO-3K-'.

5.2. Тепловые явления без изменения агрегатного состояния

5.5. В сосуде смешиваются три химически не взаимодействующие жидкости, имеющие массы т\ = 1 кг, тг = 10 кг, тз = 5 кг, температуры 11 = 6 °С, ti = -40 °С, ti = 60 0C и удельные теплоемкости сi = 2 кДж-кг-' К-', сг = 4 кДж-кг'-К"1, сз = 2 кДж-кг'-К-'. Найдите температуру © образовавшейся смеси. Теплоемкостью сосуда пренебречь.

5.6. Для измерения температуры воды, имеющей массу т = 66 г, в нее погрузили термометр, который показал температуру t\ = =32,4 °С. Какова была действительная температура воды, если теплоемкость термометра С = 1,9 Дж-К-' , а перед погружением в воду он показывал температуру t2 = 17,8 °С ? Удельная теплоемкость воды с = 4,2-103 Дж-кг'-Ю"'-1 .

5.7. В стеклянный сосуд, имеющий массу т\ = 0,12 кг и температуру t\ = 20 °С, налили горячую воду, масса которой т2 = =0,2 кг и температура ti = 100 °С. Спустя время т = 5 мин температура сосуда с водой стала t = 40 °С. Какое постоянное
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 17 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed