Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
с------_____ .
Примечание. При точных измерениях удельной теплоемкости твердого тела необходимо учитывать тепло, уходящее в окружающую среду.
§ 56. Теплотворность топлива
Теплотворностью топлива называется величина, численно равная количеству теплоты, выделяемой 1 кг топлива при полном сгорании. Количество теплоты, вьщеляемой прн сгорании т килограммов топлива с теплотворностью q,
Q = тд.
Из последней формулы следует, что теплотворность топлива q в системе СИ измеряется в джоулях на килограмм (дж/кг). Отношение количества теплоты, полезно затраченной на нагревание исследуемого тела, к количеству теплоты, выделенной при сгорании топлива, называется коэффициентом полезного действия нагревателя:
Q1 Cm1 At
где с — удельная теплоемкость нагреваемого тела; тг т- его масса; At — изменение температуры тела при нагревании; т—масса топлива; q— теплотворность топлива.
Задача. Автомобиль «Волга» имеет четырехцилиндровый двигатель мощностью N =52 кет. Определить к. п. д. двигателя, если при скорости движения V= 120 км/ч на пути S= 100 км расходуется
V = 15 л беизииа. Теплотворность беизина q = 46 Мдж/кг; плотность бензина р = 700 кг/м3.
Решение. К. п. д. двигателя автомобиля
где < — время движения, равное —; т—масса бензина, равная pV; тогда
I) = -T7- ; Xі = 0,32, или -T1 = 32%.
‘ р Vvq
О т в« т. К. п. д. двигателя равен 32%.
§ 57. Плавление тел
Явление перехода вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением, а явление перехода вещества из жидкого состояния в твердое — затвердеванием.
Для каждого кристаллического вещества при определенном внешнем давлении существует определенная температура плавлёния, которая является также температурой затвердевания. Аморфные тела, в отличие от кристаллических, не имеют определенной температуры плавления; они переходят в жидкое состояние, постепенно размягчаясь. Так же происходит и процесс затвердевания аморфного тела. При плавлении происходит разрушение пространственной решетки кристалла, на что расходуется энергия. Количество теплоты, идущей на превращение твердого тела в жидкое при температуре плавления, называется теплотой плавления.
Теплота плавления определяется по формуле Q = Xm,
где X — различный для разных веществ коэффициент пропорциональности, называемый удельной теплотой плавления. Удельная теплота плавления численно равна количеству теплэты, необходимой для плавления единицы массы вещества при температуре плавлення. Удельная теплота плавления в системе СИ измеряется в джоулях на килограмм {дж/кг).
5 9 499 129
Рассмотрим, как экспериментально определяется удельная теплота плавления, льда. Лед, взятый при температуре O0C1 массой т, опускают в нагретую до температуры t воду массой тг, в калориметре массой Ot2. После того как лед расплавится, установится некоторая температура воды в. Пренебрегая теплотой, идущей в окружающую среду, составим уравнение теплового баланса:
Q + Qi = Qa + Qa.
где Q — количество теплоты, идущей на плавление льда; Q1 — количество теплоты, идущей на нагревание воды, полученной из льда; Q2 — количество теплоты, отданное нагретой водой, находящейся в калориметре; Q3—количество теплоты, отданное калориметром с мешалкой. Выражая количества теплоты через удельные теплоемкости веществ, их массы и температуры, получим:
Im + ClIri (в —ta) = C1Itil (t — 0) + cama (f — 0),
где te — температура плавления льда. Отсюда определяем искомую удельную теплоту плавлення X льда:
у (C1ZTi1 + C2IH2) (t — 6) — сгт (6 — h)
т
Опыт показывает, что при плавлении тела изменяют свой объем. При плавлении большинства веществ их объем увеличивается, а при затвердевании — уменьшается. Лед имеет меньшую плотность, чем вода, благодаря чему он плавает на воде. Обладая плохой теплопроводностью, слой льда надежно защищает находящуюся под ннм-воду от охлаждения до температуры затвердевания. Поэтому живые существа и растения не гибнут в водоемах во время морозов.
Сплавы обычно имеют более низкую температуру плавления, чем составляющие их компоненты.
Температура плавления веществ изменяется при изменении внешнего давления. Для всех веществ, объем которых при плавлении увеличивается, с увеличением давления температура плавления Повышается, с уменьшением — понижается. Для льда температура плавления понижается на 0,0075° С при увеличении давления на I am, так как при плавлении объем льда уменьшается.
§ 58. Испарение
Явление перехода вещества в пар называется парообразованием. Этот процесс происходит путем испарения илн кипения Жидкости. Парообразование с открытой поверхности жидкости называется меле-
130
рением. Испаряются не только жидкости, но и твердые тела. Испарение твердых тел называется возгонкой, или сублимацией*
Так же как диффузия и броуновское движение, парообразование происходит вследствие непрерывного хаотического движения молекул, в результате которого последние выходят за пределы объема, занимаемого жидкостью. Молекулы при переходе из жидкости в пар преодолевают силы сцепления, выполняя так называемую работу выхода. Отсюда следует, что из жидкости могут вылетать только те молекулы, которые находятся вблизи поверхности и в процессе беспорядочного теплового движения приобретают кинетическую энергию, достаточную для совершения работы по преодолению сил молекулярного прйтЯжения со стороны поверхностного слоя жидкости. При этом одновременно происходит и обратный процесс, так как некоторые молекулы пара, совершая беспорядочное движение, сталкиваясь друг с другом, попадают в сферу притяжения молекул жидкости и возвращаются в нее.
