Question

Помогите по физикеее УМОЛЯЮЮЮЮЮЮЮ 1) Сосуд содержит смесь воды и льда при температуре 0 °С. Масса воды равна 0,8 кг, масса льда равна 100 г. После введения водяного пара при температуре 100 °С установилась температура, равная 30 °С. Найдите массу пара. Потерями тепла пренебречь. 2) Полезная мощность дизельного двигателя 500 л.с., КПД 35%. Сколько тонн топлива необходимо такому двигателю на 10 дней бепрерывной работы? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 42 МДж/кг.

Answer 1

1)

Дано:

T = 0 °С

m₁ = 0,8 кг

m₂ = 100 г = 0,1 кг

Tk = 100 °С

T' = 30 °С

с = 4200 Дж/(кг* °С)

λ = 330*10³ Дж/кг

L = 2260*10³ Дж/кг

m₃ - ?

Решение:

Пар ввели. Он начнёт выделять тепло - сначала конденсироваться (Qк), затем остывать (Qо). Эта теплота пойдёт на нагрев воды (Qн), плавление льда (Qп) и его последующий нагрев (Qн(льда)). В итоге в сосуде будет вода температурой Т'. Составим уравнение теплового баланса:

Qк + Qо = Qн + Qп + Qн(льда)

Qк = Lm₃

Qо = сm₃|T' - Tk| = cm₃(Tk - T')

Qн = cm₁(T' - T)

Qп = λm₂

Qн(льда) = cm₂(T' - T)

Подставляем правые части в уравнение баланса и выражаем m₃:

Lm₃ + cm₃(Tk - T') = cm₁(T' - T) + λm₂ + cm₂(T' - T)

m₃*(L + c*(Tk - T')) = c(T' - T)*(m₁ + m₂) + λm₂

m₃ = [c(T' - T)*(m₁ + m₂) + λm₂] / [L + c*(Tk - T')] = [4200*(30 - 0)*(0,8 + 0,1) + 330*10³*0,1] / [2260*10³ + 4200*(100 - 30)] = 0,05732... = 0,057 кг = 57 г

Ответ: 57 г.

2)

Дано:

P = 500 л.с.

1 л.с. = 735 Вт

η = 35%

t = 10 дн. = (60*60) * 24 * 10 = 864000 с

q = 42 МДж/кг = 42*10⁶ Дж/кг

m - ?

Решение:

Составим уравнение КПД двигателя:

η = (Aп/Аз)*100

Ап = P*t

Аз = Qз = qm =>

=> η = (Aп/Qз)*100 = (P*t)*100 / (qm) = [(P*t)*100 / q] / m =>

=> m = [(P*t)*100 / q] / η = (P*t)*100 / (qη)

Решаем. Мощность при расчётах переводим в ватты.

m = (P*t)*100 / (qη) = (500*735*864000*100) / (42*10⁶*35) = 21600 кг = 21,6 т

Ответ: 21,6 т.

Answer 2

Конечно, я могу помочь вам с этими задачами по физике.

1. Найдем массу воды и льда в начальной смеси:

Масса воды (m_воды) = 0,8 кг Масса льда (m_льда) = 100 г = 0,1 кг

Общая масса начальной смеси: m_начальная_смесь = m_воды + m_льда m_начальная_смесь = 0,8 кг + 0,1 кг m_начальная_смесь = 0,9 кг

Для нахождения массы водяного пара (m_пара) после добавления водяного пара используем закон сохранения массы:

m_начальная_смесь = m_пара + m_остаток

где m_остаток - масса оставшейся смеси воды и льда.

Поскольку после добавления водяного пара установилась температура 30 °C, то все вещество находится в жидкой форме (воде).

Сначала найдем количество теплоты (Q) необходимое для нагрева всей начальной смеси до 30 °C. Для этого используем уравнение теплового баланса:

Q = m_начальная_смесь * c * ΔT

где: Q - количество теплоты (Дж) m_начальная_смесь - масса начальной смеси (кг) c - удельная теплоемкость воды (приближенно равна 4,186 Дж/(г*°C)) ΔT - изменение температуры (°C)

ΔT = 30 °C - 0 °C = 30 °C

Теперь найдем количество теплоты, необходимое для плавления всего льда в начальной смеси. Удельная теплота плавления льда (L) равна 334 Дж/г.

Q_плавления = m_льда * L

Теперь можно найти массу оставшейся смеси воды и льда:

m_остаток = m_начальная_смесь - m_пара

Теперь используем закон сохранения массы и энергии:

Q = Q_плавления + Q_нагрева

где Q - количество теплоты, необходимое для плавления льда и нагрева оставшейся смеси до 30 °C.

Q = m_остаток * c * ΔT + Q_плавления

Теперь мы можем решить это уравнение относительно m_пара:

m_пара = (Q - Q_плавления) / (c * ΔT)

Подставим все известные значения:

m_пара = (Q - Q_плавления) / (c * ΔT) m_пара = (0,9 кг * 4,186 Дж/(г°C) * 30 °C - 0,1 кг * 334 Дж/г) / (4,186 Дж/(г°C) * 30 °C) m_пара = (1129,34 кг°C - 33,4 кг°C) / (4,186 Дж/(г°C) * 30 °C) m_пара = 1095,94 кг°C / (4,186 Дж/(г*°C) * 30 °C) m_пара ≈ 8,2 кг

Итак, масса водяного пара в сосуде составляет около 8,2 кг.

2. Для нахождения количества топлива, необходимого для дизельного двигателя мощностью 500 л.с. на 10 дней без перерыва, используем формулу для расчета эффективности (КПД) и закона сохранения энергии:

Эффективность (КПД) = полезная мощность / входная мощность

Входная мощность (P_вход) выражается в джоулях в секунду (Вт), а полезная мощность (P_полезная) в ваттах (Вт). Одна лошадиная сила (л.с.) равна приблизительно 745,7 Вт.

P_полезная = 500 л.с. * 745,7 Вт/л.с. = 372,85 кВт

Теперь найдем входную мощность:

P_полезная = КПД * P_вход

Известно, что КПД = 35% (0,35), поэтому:

0,35 = 372,85 кВт / P_вход

P_вход = 372,85 кВт / 0,35 = 1065 Вт

Теперь найдем общее количество энергии, которое потребляет двигатель за 10 дней:

E = P_вход * время

где время в секундах. Один день имеет 24 часа, и 10 дней составляют 240 часов.

E = 1065 Вт * 240 часов * 3600 секунд/час = 9 146 400 000 Дж

Теперь найдем массу топлива, используя удельную теплоту сгорания дизельного топлива:

Q = m_топлива * удельная теплота сгорания

m_топлива = Q / удельная теплота сгорания

m_топлива = 9 146 400 000 Дж / (42 МДж/кг) = 218 486,4 кг

Для ответа на вопрос в тоннах (1 тонна = 1000 кг), делим результат на 1000:

m_топлива = 218 486,4 кг / 1000 = 218,4864 тонн

Таким образом, для 10 дней беспрерывной работы дизельного двигателя мощностью 500 л.с. при КПД 35% необходимо около 218,5 тонн дизельного топлива.